ВЕСТНИК ВСГУТУ №5-2014 г. от 25 октября

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»
(ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ»)
ВЕСТНИК
Восточно-Сибирского государственного
университета технологий и управления
Научно-технический журнал
№ 5 (50)
Улан-Удэ
Издательство ВСГУТУ
2014
НАУЧНО–ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
ВЕСТНИК
Восточно-Сибирского государственного университета
технологий и управления
2014
сентябрь-октябрь
№5 (50)
ISSN 2074-1596
Учредитель
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-49569
Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий
и массовых коммуникаций 26 апреля 2012 г.
Главный редактор
В.Е. Сактоев, д-р экон. наук, проф.
Заместители главного редактора
И.Г. Сизов, д-р техн. наук, проф.
Б.Б. Танганов, д-р хим. наук, проф.
Ю.П. Хараев, д-р техн. наук, проф.
Редакционная коллегия
С.Л. Буянтуев, д-р техн. наук, проф.; Д. Дашжамц, д-р техн. наук, проф., акад. Монгольской академии наук (Монголия); Е.Б. Дондокова, д-р экон. наук, проф.; Л.Б. Жабаева (ответственный секретарь), д-р ист. наук, проф.; Э.В. Жалнин, д-р техн. наук, проф. (Москва); Журамт, д-р, проф.
СХУ (Китай); А.Б. Иметхенов, д-р геогр. наук, проф.; Е.И. Карпенко, д-р техн. наук, проф.;
В.Л. Кургузов, д-р культурологии, проф.; А.А. Майоров, д-р техн. наук, проф., директор Сибирского научно-исследовательского института сыроделия РАСХН (Барнаул); В.В. Мантатов, д-р филос. наук, проф.; С.С. Мантатова, ст. преподаватель; В.Е. Мессерле, д-р техн. наук, проф. (Казахстан); А.В. Морозов, д-р филол. наук, проф. (Беларусь); Л.В. Найханова, д-р техн. наук, проф.;
Ч. Нарантуяа, д-р экон. наук, проф. (Монголия); Б.Б. Ошоров, канд. физ.-мат. наук, доц.; Л.А. Урханова, д-р техн. наук, проф., И.С. Хамагаева, д-р техн. наук, проф.; Ю.П. Хараев, д-р техн. наук,
доц.; С. Хууско, проф., университет Оулу (Хельсинки, Финляндия), В.Ж. Цыренов, д-р биол. наук,
проф.; Д.В. Шалбуев, д-р техн. наук, проф.; Е.В. Шалыгина, начальник РИО; С.С. Ямпилов, д-р
техн. наук, проф.
Журнал «Вестник ВСГУТУ» включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и
изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на
соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (решение Президиума Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации от 22 июля 2011 г.).
Электронная версия размещается на сайте vestnik.esstu.ru
Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ)
Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ)
Журнал включен в базу данных EBSCO PUBLISHING (USA)
Адрес редакции: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в, ВСГУТУ, корпус 10, телефон: (3012)
437234; 417226; факс: (3012) 431415; e-mail: [email protected], [email protected]
Подписной индекс в каталоге агентства «Пресса России» – 42139.
ВСГУТУ, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
Сактоев В.Е. Обращение к читателям .................................................................................................................................. 5
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ ................................................................................................................................. 6
Намсараева Г.В. Разрешимость обратных задач для некоторых псевдогиперболических уравнений ........................... 6
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ ........................................................................................................................................................... 15
Батороев А.С., Шолохов Е.С. Ослабление помеховых полей с помощью щелевых экранов ограниченной протяженности ........................................................................................................................................................................................ 15
Будажапова Б.Б. Нейронные сети при планировании маршрута движения мобильного робота ................................. 19
Дмитриева Т.Л., Нгуен Ван Ты. Тестирование алгоритма оптимального проектирования железобетонной рамы .. 23
Степаненко А.Н., Тишков Н.Л. Основные параметры ручного устройства для формования гофрированной
стенки арки из тонколистовой прямоугольной полосы ............................................................................................................ 30
Урханова Л.А., Хардаев П.К., Архинчеева Н.В., Салдаруева Н.С. Влияние микродобавок кремнезема на свойства цементного камня и бетона ................................................................................................................................................. 34
Калашников М.П., Ванчиков А.В. Результаты аналитического исследования температурно-влажностных параметров в картофелехранилище при контейнерном способе хранения .................................................................................... 39
Ханхасаев Г.Ф., Шуханов С.Н., Алтухова Т.А., Цэдашиев Ц.В. Аэродинамика рабочей камеры вихревого охладителя зерна .............................................................................................................................................................................. 44
Ямпилов С.С., Хандакова Г.Ж. Алгоритм поиска технических решений процессов послеуборочной обработки
зерна .............................................................................................................................................................................................. 48
Сторчун Е.В., Бороноев В.В. Исследование процесса формирования пульсовых сигналов лучевых артерий ........... 53
Грешилов А.Д., Хараев Ю.П., Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д. Влияние термоциклической обработки на свойства
литейных сплавов на основе алюминия, инструментальной стали и на диффузионные процессы при химикотермической обработке ................................................................................................................................................................ 59
Алексеев В.М., Мошкин Н.И., Цымпилов С.Ц. Метод дифференциальной диагностики гидравлических систем
тракторных трансмиссий ............................................................................................................................................................. 67
Буянтуев С.Л., Кондратенко А.С., Хмелев А.Б. Особенности получения водоугольных суспензий электроразрядными способами ..................................................................................................................................................................... 72
Дамбиев Ц.Ц., Тыскинеева И.Е., Кушнарев С.Н. Особенности загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ .. 76
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ ..................................................................................................................................................... 80
Прокопец Ж.Г., Журавлева С.В., Бойцова Т.М. Влияние продолжительности дезодорации на пищевую ценность и органолептические характеристики минерально-белковых концентратов ............................................................... 80
Теплицкая Л.М., Ржевская В.С. Использование микробиологического препарата Эмбико® и чистых культур
молочнокислых бактерий для подавления бактериальных болезней земляники ................................................................... 86
Улзытуева Д.А., Лебедева С.Н. Состояние диффузной лимфоидной ткани тонкого кишечника мышей в условиях иммунодефицита и коррекции пептидным биорегулятором ............................................................................................... 92
Ламажапова Г.П., Жамсаранова С.Д. Нанокапсулированные природные липиды ..................................................... 99
Цыренов В.Ж., Санданов А.А., Козин В.А. Микробиологический синтез никотинамидадениндинуклеотида
и его ингибирование .................................................................................................................................................................. 106
Хамагаева И.С. Перспективы использования пробиотических микроорганизмов в современной биотехнологии .. 111
Анцупова Т.П., Намсараева Д.Р., Ширеторова В.Г. Элементный состав некоторых видов лука Забайкалья ........ 117
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ ........................................................................................................................................................................... 122
Баженова В.С., Протасова Е.Н. Воздействие информатизации общества на российский рынок труда .................... 122
Сактоев В.Е., Чимитова А.Б. О роли социального капитала в экономических процессах ........................................ 130
Догадайло Н.В. Подходы к определению устойчивой финансовой среды страхового рынка ..................................... 134
Доржиева Е.В. Оценка эффективности государственной поддержки регионального АПК ........................................ 141
Леонтьева Ж.Г., Заугарова Е.В. К вопросу об истории возникновения системы налогообложения группы взаимосвязанных организаций ......................................................................................................................................................... 149
Яковлева И.А., Жалсараева Е.А. К вопросу о внедрении модели бюджетирования, ориентированного на результат, на региональном уровне .............................................................................................................................................. 153
Цыренова Е.Д., Очбадрах Нандинцэцэг. Совершенствование механизма функционирования рынка образовательных услуг в Монголии ........................................................................................................................................................ 160
ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ ..................................................................................................................................................... 167
Добренькова Е.В., Кучумова О.П. Модернизация европейской системы образования в условиях глобализации .. 167
Паликова Т.В. Досуговые практики горожан Забайкалья второй половины XIX начала XX в. .............................. 174
Правила оформления статей для журнала «Вестник Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления» .................................................................................................................................................................. 179
CONTENTS
PHYSICAL AND MATHEMATICAL SCIENCES ....................................................................................................................... 6
Namsaraeva G.V. SOLVABILITY OF INVERSE PROBLEMS FOR SOME PSEUDO-HYPERBOLIC EQUATIONS ...... 6
ENGINEERING SCIENCE ......................................................................................................................................................... 15
Batoroev A.S., Sholokhov E.S. NOISE FIELDS ATTENUATION BY SLOTTED SCREENS OF LIMITED LENGTH .. 15
Budazhapova B.B. NEURAL NETWORK FOR ROUTE PLANNING OF A MOBILE ROBOT ....................................... 19
Dmitrieva T.L., Nguyen Van Tu. TESTING OF THE ALGORITHM FOR OPTIMAL DESIGN OF THE REINFORCED CONCRETE FRAME ................................................................................................................................................... 23
Stepanenko A.N., Tishkov N.L. KEY PARAMETERS OF A HAND TOOL FOR THE GOFFERED ARCH FORMING
FROM A LIGHT-GAGE RECTANGULAR BAR ....................................................................................................................... 30
Urkhanova L.A., Khardaev P.K., Arkhincheeva N.V., Saldarueva N.S. INFLUENCE OF SILICA
MICROADDITIVES ON THE PROPERTIES OF CEMENT STONE AND CONCRETE ......................................................... 34
Kalashnikov M.P., Vanchikov A.V. THE ANALYTICAL RESEARCH RESULTS OF TEMPERATURE AND HUMIDITY PARAMETERS IN POTATO CONTAINER-STORAGE HOUSE .............................................................................. 39
Khankhasaev G.F.,. Shukhanov S.N., Altukhova T.A., Tsedashiev Ts.V. AERODYNAMICS OF THE WORKING
CHAMBER OF GRAIN VORTEX COOLER .............................................................................................................................. 44
Yampilov S.S., Khandakova G.Zh. TECHNICAL SOLUTION ALGORITHM FOR POST-HARVEST GRAIN PROCESSING ...................................................................................................................................................................................... 48
Storchun Е.V., Boronoev V.V. THE STUDY OF THE PULSE SIGNALS FORMATION OF THE RADIAL ARTERY .. 53
Greshilov A.D., Kharaev Yu.P., Gurjev A.M., Lygdenov B.D., May Shun Chi. EFFECT OF THERMOCYCLE
TREATMENT ON THE PROPERTIES OF ALUMINUM-BASED CAST ALLOYS, TOOL STEEL AND DIFFUSION
PROCESSES DURING CHEMICAL AND THERMAL TREATMENT ..................................................................................... 59
Alexeev V.M., Moshkin N.I., Tsympilov S.Ts. A METHOD FOR THE DIFFERENTIAL DIAGNOSIS OF HYDRAULIC SYSTEMS OF TRACTOR TRANSMISSIONS .................................................................................................................... 67
Buyantuev S.L., Kondratenko A.S., Khmelev A.B., PECULIAR PROPERTIES FOR WATER-COAL SLURRY
PRODUCTION BY ELECTRIC DISCHARGE METHODS ........................................................................................................ 72
Dambiev Ts.Ts., Tyskineeva I.E., Kushnarev S.N. SPECIAL ASPECTS OF ULAN-UDE AIR POLLUTION ................ 76
BIOLOGICAL SCIENCES .......................................................................................................................................................... 80
Prokopets Zh.G., Zhuravleva S.V., Boytsova T.M. THE INFLUENCE OF THE DEODORIZATION DURATION
ON NUTRITIONAL AND ORGANOLEPTIC CHARACTERISTICS OF MINERAL AND PROTEIN CONCENTRATES ... 80
Teplitskaya L.M., Rzhevskaya V.S.THE USE OF THE MICROBIOLOGICAL PREPARATION EMBIKO®
AND PURE CULTURES OF LACTIC ACID BACTERIA TO INHIBIT BACTERIAL DISEASES OF STRAWBERRY ....... 86
Ulzytueva D.A., Lebedeva S.N. STATE OF DIFFUSE LYMPHOID TISSUE OF MICE’S SMALL INTESTINE WITH
IMMUNODEFICIENCY AND CORRECTION BY PEPTIDE BIOREGULATOR .................................................................... 92
Lamazhapova G.P., Zhamsranova S.D. NANOENCAPSULATED NATURAL LIPIDS .................................................. 99
Tsyrenov V.Zh., Sandanov A.A., Kozin V.A. NAD MICROBIOLOGICAL SYNTHESIS AND ITS INHIBITION ....... 106
Khamagaeva I.S. PROSPECTS FOR THE USE OF PROBIOTIC MICROORGANISMS IN MODERN BIOTECHNOLOGY .................................................................................................................................................................................... 111
Antsupova T.P., Namsaraeva D.R., Shiretorova V.G. COMPOSITION OF SOME SPECIES OF ALLIUM IN
TRANSBAIKALIA ..................................................................................................................................................................... 117
ECONOMIC SCIENCES ........................................................................................................................................................... 122
Bazhenova V.S., Protasova E.N. INFLUENCE OF THE INFORMATION SYSTEM DEVELOPMENT ON THE
RUSSIAN LABOUR MARKET ................................................................................................................................................. 122
Saktoev V.E., Chimitova A.B. IMPORTANCE OF SOCIAL CAPITAL IN THE ECONOMIC PROCESS ..................... 130
Dogadaylo N.V. APPROACHES TO THE DEFINITION OF A SUSTAINABLE FINANCIAL ENVIRONMENT
OF THE INSURANCE MARKET .............................................................................................................................................. 134
Dorzhieva E.V. ASSESSMENT OF EFFECTIVENESS OF THE STATE SUPPORT FOR REGIONAL AGRARIAN
AND INDUSTRIAL COMPLEX ................................................................................................................................................ 141
Leontieva Zh.G., Zaugarova E.V. ON THE ORIGIN OF THE TAXATION SYSTEM OF THE RELATED ORGANIZATIONS GROUP ...................................................................................................................................................................... 149
Yakovleva I.A., Zhalsaraeva E.A. THE QUESTION OF THE IMPLEMENTATION OF THE MODEL ORIENTED
BUDGETING RESULT AT THE REGIONAL LEVEL ............................................................................................................ 153
Tsyrenova E.D., Ochbadrakh Nandintsetseg. IMPROVEMENT OF THE FUNCTIONING MECHANISM OF EDUCATIONAL SERVICES MARKET IN MONGOLIA ................................................................................................................ 160
HUMANITIES .............................................................................................................. ............................................................. 167
Dobrenkova E.V., Kuchumova O.P. EUROPEAN EDUCATIONAL SYSTEM MODERNIZATION IN THE CONTEXT OF GLOBALIZATION .................................................................................................................................................... 167
Palikova T.V. LEISURE ACTIVITIES OF TRANSBAIKALIA CITIZENS IN THE SECOND HALF OF THE 19TH
EARLY 20TH CENTURIES ......................................................................................................................................................... 174
Дорогие читатели!
Вы держите в руках юбилейный, 50-й, номер журнала «Вестник Восточно-Сибирского
государственного университета технологий и управления». В 1998 г. вышел первый номер
журнала. За годы своего существования он стал изданием общероссийского уровня. В нем
публикуются авторы из многих российских и зарубежных университетов. Благодаря слаженной и требовательной работе членов редакционной коллегии читатели могли ознакомиться с
результатами научных исследований ученых из Москвы, Санкт-Петербурга, Казани, Новосибирска, Томска, Иркутска, Улан-Удэ, Читы, Хабаровска и других городов России. Необходимо отметить, что с журналом активно сотрудничают и иностранные ученые (из Китая,
Монголии, Германии, Финляндии и т.д.). Это свидетельствует о вашем доверии к журналу,
уважаемые авторы и читатели.
В декабре 2014 г. наш вуз будет отмечать 20-летний юбилей в статусе первого университета Республики Бурятия. Высокий кадровый научный потенциал, постоянно обновляющаяся приборная база обеспечивают высокое качество проводимых нашими учеными исследований и позволяют получать результаты мирового уровня.
Позвольте поздравить всех с этими двумя юбилейными датами и пожелать успехов в
образовательной и научной деятельности. Редакция журнала ждет от авторов новых интересных материалов. Смею заверить, что редколлегия и впредь будет прилагать все усилия
для привлечения новых авторов и повышения качества публикуемых в журнале статей.
Главный редактор
В.Е. Сактоев
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
______________________________________________
Г.В. Намсараева, аспирант, ст. преподаватель, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 517.946
РАЗРЕШИМОСТЬ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ
ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ПСЕВДОГИПЕРБОЛИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ
Исследована разрешимость обратных и нелокальных задач для некоторых псевдогиперболических уравнений. Доказано существование регулярных решений с использованием различных подходов.
Ключевые слова: псевдогиперболические уравнения, обратная задача, нелокальная задача, условия переопределения, существование, априорная оценка.
G.V. Namsaraeva, Teacher
SOLVABILITY OF INVERSE PROBLEMS
FOR SOME PSEUDO-HYPERBOLIC EQUATIONS
The article reveals the study of solvability of inverse and non-local problems for some pseudohyperbolic equations. The existence of regular solutions using different approaches is proven.
Key words: pseudo-hyperbolic equations, inverse problem, non-local problem, conditions of
overdetermination, existence, a priori estimate.
Обратными задачами для дифференциальных уравнений принято называть задачи, в
которых наряду с нахождением решения требуется найти входные данные, например, коэффициенты уравнения или функции, определяющие начальные или граничные условия. Теория обратных задач для дифференциальных уравнений является динамично развивающимся
разделом современной науки. Предпосылкой для исследований разрешимости обратных задач для рассматриваемого класса являются неклассические задачи математической физики,
возникающие при моделировании различных физических, механических, биологических и
т.п. процессов. Для псевдогиперболических уравнений такие задачи возникают в теории нестационарного течения вязкого газа, при конвективной диффузии солей в пористой среде,
распространении начальных уплотнений в вязком газе и во многих других ситуациях.
Обратным задачам посвящены монографии А.И. Прилепко, Ю.Е. Аниконова,
Ю.Я. Белова, М. Иванчова, А.И. Кожанова и многие другие работы.
Обратные задачи для псевдогиперболических уравнений с неизвестным коэффициентом, зависящим от временной переменной t, ранее изучались в работах [1-6], но постановка
задач и техника доказательства, применяемые в настоящей работе, отличаются от постановки и техники в указанных работах.
Перейдем к содержательной части работы.
Пусть
есть интервал (0,1) оси Ox , Q прямоугольник {( x, t ) : x
, t (0, T ),0 T
}.
Далее пусть f ( x, t ), a( x, t ), c( x, t ), h( x, t ) функции, определенные в Q .
Обратная задача I. Необходимо найти функции u ( x, t ) и q(t ) , связанные в прямоугольнике Q уравнением
(1)
utt u xxt a( x, t )u xx c( x, t )u f ( x, t ) q(t )h( x, t ) ,
при выполнении для u ( x, t ) условий
(2)
u (0, t ) u (1, t ) 0, 0 t T ,
(3)
u ( x,0) 0, ut ( x,0) 0, x
,
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
6
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
(4)
Обратная задача II. Необходимо найти функции u ( x, t ) и q(t ) , связанные в прямоугольнике Q уравнением (1), при выполнении для u ( x, t ) условий (3), а также условий
(5)
u (0, t ) 0, u x (1, t ) 0, 0 t T ,
(6)
u x (0, t ) 0, 0 t T .
В данных задачах условия (2), (3) и (5) есть условия обычной начально-краевой задачи
для псевдогиперболического уравнения (1) с известной правой частью, условия же (4) и (6)
можно трактовать как условия граничного переопределения; необходимость этих условий
диктуется именно наличием неизвестного коэффициента q(t ) .
В работе представлены два подхода для доказательства разрешимости обратных задач I
и II. Общая идея первого подхода заключается в сведении обратной задачи к прямой, но нелокальной задаче, в которой нет неизвестного коэффициента, но она будет задачей для нагруженного уравнения с граничными условиями переопределения. Подобные методы исследования применялись А.И. Кожановым [4, 8-11], Ю.Я. Беловым [5] и др. и оказались достаточно эффективными для доказательства разрешимости исследуемых задач.
Второй подход заключается в повышении порядка исходного уравнения исключением
неизвестного коэффициента в правой части. При этом получается уравнение составного типа. Данный подход применялся в различных ситуациях в работах [4, 11].
Выполним некоторые формальные построения, касающиеся обратной задачи I. Продифференцируем уравнение (1) по х и положим х 0 . Пусть выполняется условие hx (0, t ) 0
при t [0, T ] . Тогда из равенства
u x (0, t ) 0,
0 t T.
u xtt (0, t ) u xxxt (0, t ) a x (0, t )u xx (0, t ) a(0, t )u xxx (0, t )
c x (0, t )u (0, t ) c(0, t )u x (0, t )
f x (0, t ) q(t )hx (0, t )
можно найти q(t ) :
q (t )
u xxxt (0, t ) a x (0, t )u xx (0, t ) a (0, t )u xxx (0, t )
hx (0, t )
f x (0, t )
.
Подставив представление q(t ) в (1), получим уравнение:
utt u xxt
f ( x, t )
a( x, t )u xx
c( x, t )u
u xxxt (0, t ) a x (0, t )u xx (0, t ) a(0, t )u xxx (0, t )
hx (0, t )
f x (0, t )
h( x, t ).
Введем следующие обозначения:
b1 ( x, t )
h ( x, t ) ;
b2 ( x, t )
hx (0, t )
f1 ( x, t )
a (0, t ) h( x, t ) ;
b3 ( x, t )
hx (0, t )
f ( x, t )
a x (0, t )h( x, t )
;
hx (0, t )
f x (0, t )h( x, t )
.
hx (0, t )
С учетом этих обозначений уравнение (1) примет вид
utt u xxt a( x, t )u xx c( x, t )u b1 ( x, t )u xxxt (0, t ) b2 ( x, t )u xxx (0, t ) b3 ( x, t )u xx (0, t ) f1 ( x, t ) . (7)
Положим в уравнении (7) x 0 . Получим равенство, определяющее первое граничное
условие:
u xxt (0, t ) a(0, t )u xx (0, t ) b1 (0, t )u xxxt (0, t ) b2 (0, t )u xxx (0, t ) b3 (0, t )u xx (0, t ) f1 (0, t ) .
Положив теперь в уравнении (7) x 1, получим второе граничное условие:
u xxt (1, t ) a(1, t )u xx (1, t ) b1 (1, t )u xxxt (0, t ) b2 (1, t )u xxx (0, t ) b3 (1, t )u xx (0, t ) f1 (1, t ) .
Следовательно, для функции v( x, t ) u xx ( x, t ) выполняются условия:
vt (0, t ) a(0, t )v(0, t ) b1 (0, t )v xt (0, t ) b2 (0, t )v x (0, t ) b3 (0, t )v(0, t ) f1 (0, t ) ,
vt (1, t ) a(1, t )v(1, t ) b1 (1, t )v xt (0, t ) b2 (1, t )v x (0, t ) b3 (1, t )v(0, t ) f1 (1, t ) .
7
(8)
(9)
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В дальнейшем будем считать, что b1 (0, t ) b1 (1, t ) 0 при t [0, T ] . В случае b1 (0, t ) 0
условие (8) примет вид:
(10)
vt (0, t ) [a(0, t ) b3 (0, t )]v(0, t ) b2 (0, t )v x (0, t ) f1 (0, t ) .
В случае b1 (1, t ) 0 условие (9) примет вид:
vt (1, t ) a(1, t )v(1, t ) b2 (1, t )v x (0, t ) b3 (1, t )v(0, t ) f1 (1, t ) .
Дважды продифференцировав уравнение (7) по x , получим уравнение
vtt
v xxt
a xx ( x, t )v
2 a x ( x, t ) v x
a( x, t )v xx
c xx ( x, t )u
2c x ( x, t )u x
b1xx ( x, t )v xt (0, t ) b2 xx ( x, t )v x (0, t ) b3 xx ( x, t )v(0, t )
(11)
c ( x, t ) v
(12)
f1xx ( x, t ).
В результате мы пришли к нелокальной задаче для функций u ( x, t ) и v ( x, t ) . Доказав
разрешимость полученной задачи, автоматически получим разрешимость обратной задачи I.
Поскольку построенная нелокальная задача для уравнения вида (1) ранее не изучалась,
рассмотрим ее независимо от исходной обратной задачи.
Пусть
сi ( x, t ), i
____
j
(t ), j
1,4 ,
____
заданные
1,5 , F1 ( x, t )
____
k
(t ), k
1,4 ,
1
(t ),
1
функции,
определенные
при
(t ) есть заданные функции, определенные при t
( x, t ) Q ,
[0, T ] .
Нелокальная задача 1. Необходимо найти функции u ( x, t ) и v ( x, t ) , связанные в прямоугольнике Q уравнениями
(13)
vtt v xxt с1 ( x, t )v с2 ( x, t )v x с3 ( x, t )v xx c4 ( x, t )u c5 ( x, t )u x F1 ( x, t ) ,
(14)
v( x, t ) u xx ( x, t )
и такие, что для них выполняются условия
(15)
vt (0, t ) 1 (t )v(0, t ) 2 (t )vx (0, t ) 3 (t )v(1, t ) 4 (t )vx (1, t ) 1 (t ), 0 t T ,
(16)
vt (1, t )
t T,
1 (t )v(0, t )
2 (t )v x (0, t )
3 (t )v(1, t )
4 (t )v x (1, t )
1 (t ), 0
(17)
u (1, t ) 0, u x (0, t ) 0, 0 t T ,
.
(18)
v( x,0) 0, vt ( x,0) 0, u ( x,0) 0, ut ( x,0) 0, x
Определим для дальнейшего исследования пространство, норму в котором определим
естественным образом
1
2
(v 2
vV
vtt2
v x2
2
v xxt
)dxdt
.
Q
Очевидно, что пространство V банахово.
Теорема 1. Пусть выполняются условия
сi ( x , t )
С (Q ), i
____
1,5 ;
F1 ( x, t ) L2 (Q), 1 (t ) W21 ([0, T ]), 1 (t ) W21 ([0, T ]).
Тогда нелокальная задача (13)-(18) имеет решение u ( x, t ) и v ( x, t ) такое, что u ( x, t ) V ,
v ( x, t ) V .
Доказательство. Установим вначале наличие подходящих априорных оценок решений
настоящей задачи.
Умножим уравнение (13), записанное в терминах x и , на функцию v v xx и результат проинтегрируем от 0 до t по временной переменной и от 0 до 1 по пространственной
переменной. Выполнив дополнительно интегрирование по частям, использовав начальные и
краевые условия, получим следующее равенство:
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
8
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
1
t 1
1 2
v t ( x, t )dx
20
1
0 0
t
t
0
t
t
4 ( )v x (1, )v x (1, ) d
1 ( )v x (1, ) d
0
1
0
t
( )v x (0, )v x (0, )d
t
3
0
( )v(1, )v x (0, )d
0
t
( )v x (0, )d
t
1
0
t
2
( )v (0, )v x (0, )d
2
0
( )v x (0, )d
t
1 ( )v (0, )v x (0, ) d
0
2
0
t
3 ( )v (1, )v x (0, ) d
t
4 ( )v x (1, )v x (0, ) d
1
0
t
( )v x (0, )d
0
t
1 ( )v (0, )v x (1, ) d
t
2 ( )v x (0, )v x (1, ) d
0
( )v x (0, )v x (0, )d
0
t
0
0
3
( )v (1, )v x (1, )d
0
t
t
t
1 ( )v (0, )v x (1, ) d
2 ( )v x (0, )v x (1, ) d
0
t 1
1 ( )v x (1, ) d
0
c4 ( x, )uv dxd
t 1
c5 ( x, )u x v dxd
0 0
0 0
t 1
c2 ( x, )v x v xx dxd
0 0
t 1
c3 ( x, )v xx v dxd
c2 ( x, )v x v dxd
0 0
t 1
0 0
t 1
c1 ( x, )vv dxd
0
t 1
( )v(1, )v x (1, )d
0
t
4 ( )v x (1, )v x (1, ) d
t 1
3
0
t
( )v (1, )v x (0, )d
0
t
4 ( )v x (1, )v x (0, ) d
2
4 ( )v x (1, ) d
3
0
t
t
( )v x (1, )v x (0, )d
4
0
t
( )v(0, )v x (0, )d
0
t
2
( )v(1, )v x (1, )d
3
0
t
0 0
0 0
2 ( )v x (0, )v x (1, ) d
0
0
1
1
v xx2 ( x, t )dx
20
v xx2 dxd
t
1 ( )v (0, )v x (1, ) d
1
t 1
1
v xt2 ( x, t )dx
20
v x2 dxd
c1 ( x, )vvxx dxd
0 0
t 1
c3 ( x, )v xx v xx dxd
t 1
c4 ( x, )uv xx dxd
0 0
0 0
t 1
c5 ( x, )u x v xx dxd
0 0
t 1
F1 ( x, )v dxd
F1 ( x, )v xx dxd .
0 0
0 0
В этом равенстве все слагаемые в правой части оцениваются практически одинаково с
помощью неравенства Юнга, неравенства
1
2
2
( x)
( x)dx
1
1
0
1
2
( x)dx,
(*)
0
справедливого при всех x [0,1] (здесь
равенств
произвольное положительное число), а также не-
t 1
t 1
2
w ( x, )dxd
T
0 0
2
w2 ( x, )dxd ,
(**)
v 2 ( x, )dxd ,
(***)
0 0
t 1
t 1
u 2 ( x, )dxd
0 0
0 0
справедливых при всех ( x, t ) Q .
Например, второе слагаемое в правой части оценивается так:
9
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
t
t
2 ( )v x (0, )v x (1, ) d
2
0
2 t
1
v x (0, )v x (1, ) d
2
0
t 1
2
1
v dxd
2
2
v dxd
2
2
0 0
2
2
2
2
1
v dxd
0 0
t 1
1
1
2
2
2
2
1
2
x
2
2
1
2
xx
1
1
2
0 0
t 1
2
1
2
2
1
2
xx
t 1
2
x
v dxd
2
0 0
v x2 (1, )d
2
0
t 1
*
2
2
xx
v dxd
2
0 0
t 1
*
2
2
2
2
1
2
T
2
2
xx
v dxd
0 0
2 t
2
2
1 0
t 1
1
1
2
2
2
1
v x2 (0, )d
v x2 dxd
*
2
0 0
t 1
1
1
*
2
v x2 dxd .
0 0
Четырнадцатое слагаемое оценим следующим образом:
t
t
4 ( )v x (1, )v x (0, ) d
4
0
t
2
0
t 1
v xx2 dxd
4 3
2
4
1
2
0 0
1
3
t 1
* t 1
4 3
v x2 dxd
2
0 0
t
v x2 (1, )d
4
v x (1, )v x (0, ) d
2
0
v xx2 dxd
4
2
0 0
v x2 (0, )d
4
1
0
1
*
3
t 1
v x2 dxd .
0 0
После всех преобразований и упрощений получим неравенство
1
t 1
[v 2t ( x, t ) vx2 ( x, t ) v xx2 ( x, t )]dx
vxx2 dxd
0
0 0
t 1
t 1
2
xx
v dxd
0
в котором
2
N1
0 0
t 1
v dxd
t 1
2
x
N2
v dxd
0 0
vxx2 dxd
N3
0 0
C0 ,
0 0
____
0
есть произвольное положительное число, числа C0 , N i , i 1,3 определяются
____
____
____
функциями сi ( x, t ), i 1,5 ,
1,4 , k (t ), k 1,4 , 1 (t ), 1 (t ) , а также числом
j (t ), j
N max{ N1 , N 2 , N 3 } . Подбирая 0 малым и фиксируя, получим
1
0
. Пусть
t 1
[v 2t ( x, t ) vx2 ( x, t ) v xx2 ( x, t )]dx
0
vxx2 dxd
(19)
0 0
t 1
[v 2
N
vx2
vxx2 ]dxd
C0 .
0 0
Далее по лемме Гронуолла следует, что имеет место оценка
1
[v 2t ( x, t ) vx2 ( x, t ) v xx2 ( x, t )]dx
C0 exp(TN ).
0
Вернемся к неравенству (19) и, используя полученную выше оценку, получим
1
t 1
2
t
2
x
2
xx
vxx2 dxd
[v ( x, t ) v ( x, t ) v ( x, t )]dx
0
(20)
0 0
t 1
С0 exp( TN )
[v 2
vx2
vxx2 ]dxd
C.
0 0
Отсюда
t 1
v xx2 dxd
C.
0 0
Из оценки (20) следует очевидная оценка
2
vV
u
2
V
C0 .
(21)
[0,1] . Рассмотрим
Воспользуемся далее методом продолжения по параметру. Пусть
задачу: найти функции u ( x, t ) и v ( x, t ) , удовлетворяющие в прямоугольнике Q уравнениям
(13 )
vtt vxxt с1 ( x, t )v с2 ( x, t )vx с3 ( x, t )vxx F1 ( x, t ) [c4 ( x, t )u c5 ( x, t )u x ]
и (14), таким, что для них выполняются условия (17), (18),
(15 )
vt (0, t )
[ 1 (t )v(0, t ) 2 (t )vx (0, t ) 3 (t )v(1, t ) 4 (t )vx (1, t )] 1 (t ), 0 t T ,
(16 )
vt (1, t )
[ 1 (t )v(0, t ) 2 (t )vx (0, t ) 3 (t )v(1, t ) 4 (t )vx (1, t )] 1 (t ), 0 t T .
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
10
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Обозначим через
множество тех чисел , для которых краевая задача (13 ), (14),
(15 ), (16 ), (17) и (18) разрешима в пространстве V для произвольной функции
F1 ( x, t ) L2 (Q) , функций 1 (t ), 1 (t ) из пространства W21 ([0, T ]) . Если будет доказано, что
множество
непусто, открыто и замкнуто (в топологии отрезка [0,1]), то оно будет совпадать со всем отрезком [0,1] [12].
Непустота
очевидна, так как число 0 принадлежит ему [4, 13]. Открытость и замкнутость следует из априорных оценок, полученных выше.
Отсюда по теореме о методе продолжения по параметру краевая задача (13 ), (14),
[0,1] .
(15 ), (16 ), (17) и (18) разрешима для
Теорема доказана.
Теорема 1 . Пусть выполняются условия
(22)
a( x, t ) С 2 (Q ), с( x, t ) С 2 (Q ), h( x, t ) С 2 (Q );
(23)
f1 ( x, t ) L2 (Q), f1x ( x, t ) L2 (Q), f1xx ( x, t ) L2 (Q);
(24)
hx (0, t ) 0, h(0, t ) 0, h(1, t ) 0, t [0, T ].
Тогда нелокальная задача (12), (14), (10), (11), (17) и (18) имеет решение u ( x, t ) и v ( x, t )
такое, что u ( x, t ) V , v ( x, t ) V .
Доказательство. Повторяя доказательство теоремы 1 (умножая уравнение (12), записанное в терминах x и , на функцию v v xx и интегрируя результат от 0 до t по временной переменной и от 0 до 1 по пространственной, воспользовавшись краевыми условиями
(10) и (11), условиями теоремы, неравенством Юнга, неравенствами (*), (**), (***), а также
леммой Гронуолла), придем к оценке вида (21). Из этой оценки и теоремы о методе продолжения по параметру следует разрешимость задачи (12), (14), (10), (11), (17) и (18).
Теорема доказана.
Перейдем к изучению разрешимости исходной обратной задачи I.
Теорема 2. Пусть выполняются все условия теоремы 1 . Тогда обратная задача I имеет решение u ( x, t ) и q(t ) такое, что u ( x, t ) V , q(t ) L2 ([0, T ]) .
Доказательство. Пусть функции u ( x, t ) и v ( x, t ) есть функции, являющиеся решением
нелокальной задачи, редуцированной из обратной задачи (12), (14), (10), (11), (17) и (18). Положим
w( x, t )
utt
u xxt
a( x, t )u xx
c( x, t )u b1 ( x, t )u xxxt (0, t )
b2 ( x, t )u xxx (0, t ) b3 ( x, t )u xx (0, t )
f1 ( x, t ).
Имеют место равенства:
wxx ( x, t )
0, ( x, t ) Q,
wx (0, t ) w(1, t ) 0, 0 t T .
Из этих равенств следует, что w( x, t ) 0 в Q . Положим
q (t )
u xxxt (0, t ) a x (0, t )u xx (0, t ) a (0, t )u xxx (0, t )
hx (0, t )
f x (0, t )
.
Очевидно, функции u ( x, t ) и q(t ) связаны в прямоугольнике Q уравнением (1). Осталось показать, что выполняется условие u (0, t ) 0 . Положим в (1) x 0 . Получим равенство
utt (0, t ) c(0, t )u(0, t ) 0 . Из этого равенства и условия u (0,0) 0 следует требуемое равенство u (0, t ) 0 . Принадлежность u ( x, t ) и q(t ) требуемым классам очевидна.
Теорема доказана.
Перейдем к изучению разрешимости обратной задачи II, применяя второй подход.
Для упрощения выкладок, формулировки и доказательства теоремы введем обозначения:
a1 ( x, t )
c( x, t ) ; a2 ( x, t )
a x ( x, t )
11
a( x, t )hx ( x, t )
; a3 ( x, t )
h ( x, t )
a( x, t ) ;
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
a 4 ( x, t )
Пусть a6 ( x, t )
c( x, t )hx ( x, t )
hx ( x, t ) ;
; a6 ( x, t )
a5 ( x, t ) c x ( x, t )
h( x, t )
h ( x, t )
f x ( x, t )h( x, t ) f ( x, t )hx ( x, t )
.
f 2 ( x, t )
h ( x, t )
hx ( x, t ) ;
h ( x, t )
a6,1 ( x, t ) a6, 2 ( x, t ) .
Теорема 3. Пусть выполняются условия
____
1,6 ;
ai ( x, t ) C (Q ), i
h( x, t )
(25)
(26)
(27)
f 2 ( x, t ) L2 (Q) ;
0, a6,1x ( x, t ) 0, a6,1 (1, t ) 0, t [0, T ], x [0,1] ,
существует положительное число δ такое, что
2
1
a62, 2
0, 1
2
2
0.
2
(28)
Тогда обратная задача II имеет решение u ( x, t ) и q(t ) , такое что u ( x, t ) V , q(t ) L2 ([0, T ]) .
Доказательство.
Выполним
некоторые
формальные
построения.
Пусть
h( x, t ) 0, ( x, t ) Q .
Разделим уравнение (1) на h( x, t ) .
1
[utt u xxt
h ( x, t )
a( x, t )u xx
c( x, t )u ]
f ( x, t )
h ( x, t )
(29)
q(t ).
Продифференцируем уравнение (29) по x:
u xtt
[utt u xxt
u xxxt
a x ( x, t )u xx
a( x, t )u xxx cx ( x, t )u c( x, t )u x
h ( x, t )
a( x, t )u xx c( x, t )u ]hx ( x, t ) f x ( x, t )h( x, t ) f ( x, t )hx ( x, t )
.
h 2 ( x, t )
h 2 ( x, t )
Рассмотрим следующую вспомогательную краевую задачу: найти функции u(x,t) и
v(x,t), связанные в прямоугольнике Q уравнениями
v( x, t )
vtt
v xxt
a1 ( x, t )v
a 2 ( x, t ) v x
u x ( x, t ),
a3 ( x, t )v xx
a4 ( x, t )v xt
a5 ( x, t )u
a6 ( x, t )utt
(30)
f 2 ( x, t ), (31)
при выполнении для u(x,t) и v(x,t) условий (3) и
u (0, t )
v(0, t )
0,
0, 0
v(1, t )
t
0,
T,
0
t
(32)
(33)
T.
Разрешимость данной краевой задачи покажем с помощью метода продолжения по па[0,1] . Рассмотрим задачу: найти функции u ( x, t ) и v ( x, t ) , удовлетворяюраметру. Пусть
щие в прямоугольнике Q уравнению (30) и уравнению
vtt
vxxt
a1 ( x, t )v a3 ( x, t )vxx
[ a2 ( x , t ) v x
a4 ( x, t )vxt
a5 ( x, t )u a6 ( x, t )utt ]
f 2 ( x, t ),
(31 )
Умножим уравнение (31 ), записанное в терминах x и , на функцию v vxx v и
результат проинтегрируем от 0 до t результат по переменной и от 0 до 1 по переменной x .
Проинтегрируем некоторые слагаемые по частям, применим начальные и краевые условия. В
итоге получим равенство
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
12
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
1
1 2
v t ( x, t )dx
20
t 1
t 1
0 0
t 1
t 1
a1 ( x, )vv dxd
0 0
1
1
v xt2 ( x, t )dx
20
v x2 dxd
v 2 ( x, t )dxd
0 0
0 0
a2 ( x, )v x v dxd
a4 ( x, )v x v dxd
0 0
t 1
a5 ( x, )uv dxd
0 0
t 1
t 1
a6 ( x, )u v dxd
0 0
t 1
v xx2 dxd
t 1
a3 ( x, )v xx v dxd
0 0
t 1
t 1
a1 ( x, )vvxx dxd
0 0
t 1
0 0
t 1
a2 ( x, )v x v xx dxd
t 1
a4 ( x, )v x v xx dxd
0 0
a5 ( x, )uv xx dxd
0 0
t 1
0 0
t 1
a6 ( x, )u v xx dxd
t 1
a1 ( x, )vv dxd
0 0
a3 ( x, )v xx v xx dxd
0 0
t 1
a3 ( x, )v xx v dxd
0 0
a2 ( x, )v x v dxd
0 0
t 1
0 0
t 1
a4 ( x, )v x v dxd
t 1
a5 ( x, )uv dxd
0 0
a6 ( x, )u v dxd
0 0
0 0
t 1
f1 ( x, )[v
v xx
v ]dxd .
0 0
Условие (27) следует из преобразования предпоследнего слагаемого в вышестоящем
равенстве с учетом обозначения a6 ( x, t ) a6,1 ( x, t ) a6, 2 ( x, t ) :
t 1
t 1
t
1
a6,1x ( x, )u 2 dxd
200
a6,1 ( x, )u v dxd
0 0
a6,1 (1, )u 2 d .
1
2
0
Например, необходимость условия (28) возникает при оценке интеграла
t 1
t 1
a6, 2 ( x, )u v dxd
a6 , 2
u v dxd
0 0
0 0
a62, 2
2 t 1
2
v 2 dxd
v2 d .
2
2
0 0
t
0
Используя далее условия (27), (28), а также неравенство Юнга, неравенства (*), (**),
(***), получаем, что из данного равенства вытекает неравенство
1
t 1
[v 2t ( x, t ) v xt2 ( x, t )]dx
v x2
0
t 1
v xx2 dxd
t 1
[v 2
B1
v x2 ]dxd
0 0
в котором
v2
0 0
v x2
v2
v xx2 dxd
C1 ,
0 0
есть произвольное положительное число, числа C, B1 определяются функциями
____
ai ( x, t ), i 1,6 , f 2 ( x, t ) , а также числами T и . Подбирая число δ малым и фиксируя, применяя далее лемму Гронуолла, получаем, что имеет место априорная оценка
1
t 1
[v 2t ( x, t ) v xt2 ( x, t )]dx
0
v x2
v2
v xx2 dxd
(34)
M
0 0
____
с постоянной M, определяющейся функциями ai ( x, t ), i
2
Из оценки (34) следует очевидная оценка v V
1,6 ,
u
2
V
f 2 ( x, t ) , а также числами T и
.
C0 . Данная оценка показывает,
[0,1] , так как задача разрешима при
что задача (30), (31 ), (32)-(33) разрешима при
0 . Очевидно, что разрешимой является и обратная задача II. При этом функция q(t) определяется равенством
q(t )
1
[utt (0, t ) u xxt (0, t ) a(0, t )u xx (0, t ) c(0, t )u (0, t )]
h(0, t )
f (0, t )
.
h(0, t )
Теорема доказана.
13
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Библиография
1. Anikonov Yu.E. Inverse and Ill-Posed Sources Problems. VSP, 1997.
2. Prilepko A.I., Orlovsky D.G., Vasin I.A. Methods for solving inverse problems in mathematical
physics. N.Y., Basel: Marcell Dekker Inc., 2000.
3. Denisov A.M. Elements of the Theory of Inverse Problems. VSP, 1999.
4. Kozhanov A.I. Composite Type Equations and Inverse Problems. Utrecht: VSP,1999.
5. Belov Yu.Ya. Inverse Problems for Partial Differential Equations. Utrecht: VSP, 2002.
6. Ivanchov M. Inverse Problems for Equations of Parabolic Type. Mathematical Studies: Monograph
Series. Vol.10. V NTL Publishers, 2003.
7. Кабанихин С.И. Обратные и некорректные задачи. Новосибирск: Сибирское науч. изд-во,
2009.
8. Кожанов А.И. О разрешимости обратных задач восстановления коэффициентов в уравнениях
составного типа // Вестник НГУ. Серия: Математика, механика, информатика. 2008. Т.8, вып. 3.
С. 81 99.
9. Кожанов А.И. О разрешимости обратной задачи нахождения старшего коэффициента в уравнении составного типа // Вестник ЮУрГУ. 2008. № 15 (115). С. 27 36.
10. Кожанов А.И. О разрешимости коэффициентных обратных задач для некоторых уравнений
Соболевского типа // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. 2010. Вып. 18: Математика.
Физика, № 5 (76). С. 88 99.
11. Кожанов А.И. Линейные обратные задачи для одного класса вырождающихся уравнений
Соболевского типа // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование.
2012. Вып. 11, № 5. С. 33 42.
12. Треногин В.А. Функциональный анализ. М.: Наука, 1980.
13. Якубов С.Я. Линейные дифференциально-операторные уравнения и их приложения. Баку:
ЭЛМ, 1985.
Bibliography
1. Anikonov Yu. E. Inverse and Ill-Posed Sources Problems. VSP, 1997.
2. Prilepko A.I., Orlovsky D.G., Vasin I.A. Methods for solving inverse problems in mathematical
physics. N.Y., Basel: Marcell Dekker Inc., 2000.
3. Denisov A.M. Elements of the Theory of Inverse Problems. VSP, 1999.
4. Kozhanov A.I. Composite Type Equations and Inverse Problems. Utrecht: VSP, 1999.
5. Belov Yu.Ya. Inverse Problems for Partial Differential Equations. Utrecht: VSP, 2002.
6. Ivanchov M. Inverse Problems for Equations of Parabolic Type. Mathematical Studies: Monograph
Series. Vol. 10. V NTL Publishers, 2003.
7. Kabanikhin S.I. Inverse and ill-posed problems.
Novosibirsk: Siberian Scientific Publishing
House, 2009.
8. Kozhanov A.I. On the solvability of inverse problems of reconstructing the coefficients in the equations of composite type // Vestnik Novosibirskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seriya: Matematika,
Mekhanika, Informatika. 2008. Vol. 8, Issue 3. P. 81 99.
9. Kozhanov A.I. On the solvability of the inverse problem of finding the highest coefficient in the
equation of composite type // Bulletin of the South Ural State Universit. 2008. N 15 (115). P. 27 36.
10. Kozhanov A.I. On the solvability of inverse coefficient problems for some equations of Sobolev
type // Scientific statements, Belgorod State University. 2010. Vol. 18: Mathematics. Physics, N 5 (76).
P. 88 99.
11. Kozhanov A.I. Linear inverse problems for a class of degenerate equations of Sobolev type // Bulletin of the South Ural State University. Mathematical Modelling, Programming & Computer Software.
2012. N 5, Issue 11. P. 33 42.
12. Trenogin V.A. Functional analysis. M.: Nauka, 1980.
13. Yakubov S.Yа. Linear differential-operator equations and their applications. Baku: ELM, 1985.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
14
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
______________________________________
А.С. Батороев, канд. физ.-мат. наук, вед. науч. сотрудник, e-mail: [email protected]
Е.С. Шолохов, мл. науч. сотрудник, e-mail: [email protected]
Институт физического материаловедения СО РАН, г. Улан-Удэ
УДК 537.8
ОСЛАБЛЕНИЕ ПОМЕХОВЫХ ПОЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ЩЕЛЕВЫХ ЭКРАНОВ
ОГРАНИЧЕННОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ
В статье рассмотрена задача выбора оптимальных параметров щелевых дифракционных экранов ограниченной протяженности для обеспечения максимального ослабления помеховых полей.
Получено ее решение с учетом направленных свойств излучателей, найдены оптимальные значения
параметров экранов и достигнуты высокие уровни ослабления полей, что подтверждено модельными экспериментами.
Ключевые слова: дифракция, щелевой экран, ослабление, оптимизация, годограф.
A.S. Batoroev, Cand. Sc. Physics and Math.
E.S. Sholokhov
NOISE FIELDS ATTENUATION
BY SLOTTED SCREENS OF LIMITED LENGTH
The article considers the problem of choosing optimal parameters of slotted diffraction screens of limited length for maximum attenuation of noise fields. Its solution is obtained taking into account the directional properties of the emitters. The optimal screens parameters are found and high levels of field weakening are achieved, which is confirmed by model experiments.
Key words: diffraction, slotted screen, attenuation, optimization, hodograph.
Вынесенные дифракционные щелевые экраны являются эффективным средством для
обеспечения электромагнитной совместимости радиосредств и находят широкое применение
в практике распространения радиоволн [1-3]. Такие экраны не оказывают существенного
влияния на характеристики антенной системы и потому не требуют внесения в нее какихлибо конструктивных изменений. Благодаря интерференционной структуре поля, обусловленной суперпозицией краевых волн от кромок таких экранов, имеется потенциальная возможность ослабления мешающих полей до глубокого минимума за счет регулирования фазами краевых лучей. Разработка щелевых экранов связана с решением дифракционных задач
обратного характера со множеством искомых параметров (в зависимости от числа щелей) и
поэтому сопряжена с определенными трудностями. Известны щелевые дифракционные экраны, где при постановке задачи было принято условие бесконечной протяженности
(рис. 1 а), что значительно упростило задачу и позволило разработать так называемый метод
годографа ее решения [2].
а
б
Рис. 1
15
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Однако на практике реальная ограниченность длины экрана не позволяет из-за влияния
боковых краевых волн достичь тех уровней ослабления, которые дают теоретическое решение задачи для экранов бесконечной протяженности. Исходя из этого, была поставлена задача разработки ослабляющего щелевого экрана с ограниченной длиной (рис. 1 б).
Для предлагаемого k-щелевого симметричного экрана решается с учетом направленных
свойств излучателей уравнение целевой функции Ф (множителя дифракционного ослабления
относительно свободного пространства):
Ф
j -1
2k 1
( 1)
a(υ j )
0,
(1)
j 1
где a(υ j ) Fн(1) (υ j ) Fн( 2) (υ j ) FД (υ j ) ; FД (υ j )
F(υ y , υ j ) – функция, характеризующая дифрак-
цию на базовом экране; υ y , υ j – обобщенные параметры Френеля, определяющие размеры
базового экрана соответственно в горизонтальном (υy) и вертикальном (υj) направлениях;
Fн(1) (υ j ) и Fн( 2) (υ j ) – функции, характеризующие направленные свойства излучающей и приемной антенн. Параметр k определяет число щелей в экране. Используя аналитические
приемы, уравнение целевой функции представили в виде (1) с тем, чтобы для его решения
использовать ранее разработанный метод годографа [2]. Как известно, этот метод заключается в использовании свойств годографа, представляющего амплитудно-фазовое распределение дифракционного поля (в нашем случае функции a(υ j ) ) и напоминающего по виду спираль Корню. В основе определения оптимальных величин параметров υ j из уравнения (1)
лежит правило параллелограмма, построенного на векторе a(υ1) путем его параллельного переноса таким образом, чтобы концы вектора лежали на этом годографе. На основе этого правила разработана программа расчета оптимальных параметров щелевых экранов [3], которая
путем модификации использована при нахождении оптимальных параметров экранов с ограниченными в направлении y размерами. При этом функция F(υ y , υ j ) представлена в виде:
F(υ y , υ j ) 1 2[S (υ y ) C(υ j ) C(υ y ) S (υ j )] i 2[C(υ y ) C(υ j ) S (υ y ) S (υ j )] , (2)
где С(υ), S(υ) – интегралы Френеля.
Решение уравнения (1) позволяет выявить и проанализировать области, в пределах которых обеспечиваются условия оптимального ослабления полей, и определить значения параметров экранов и гарантируемые уровни ослабления.
Рис. 2
На рисунке 2 представлены годографы функции (2), построенные в полярных координатах, где амплитудой вектора служит модуль функции F(υy, υj), а полярным углом – ее фаза.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
16
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Из представленных годографов видно наличие или отсутствие областей абсолютного ослабления в зависимости от горизонтальной длины υy экрана. Например, при υy = 0,6 параллельный перенос исходного вектора с амплитудой 1 и полярным углом 0 невозможен в пределах
годографа, что свидетельствует о невозможности достижения абсолютного ослабления при
значении υy = 0,6.
В таблице приведены значения оптимальных параметров однощелевого экрана, найденные с использованием годографа целевой функции (рис. 2) для проведения модельного
эксперимента на указанных частотах (длина трассы r0 = 30 м; при расположении экрана посередине трассы m = 0,5).
Таблица
Оптимальные параметры щелевых экранов
m = 0,5; r = 30 м
0
υ
y
0,8
1,0
1,2
1,4
2y
55,4
69,3
83,1
97,0
f = 9,375 (λ = 3,2 см)
h
h
1
0
0
0
0
2
15,9
17,0
15,2
11,3
h
2y
43,9
38,6
34,7
31,7
73,7
92,1
110,6
129,0
3
f = 5,3 (λ = 5,66 см)
h
h
1
0
0
0
0
2
21,2
22,7
20,2
15.0
h
3
58,3
51,3
46,2
42,2
На рисунке 3 приведены расчетные значения ослабления Ф при определении значений
оптимальных параметров υj экрана и измеренные значения Ф, полученные на модельных
экспериментах с рупорными антеннами на частотах 5,3 и 9,375 ГГц. Рупорные антенны имели достаточно широкие направленные характеристики, которые представлены в виде кривой 2 на рисунке 4, а кривая 1 соответствует направленности полуволнового вибратора (изотропного излучателя).
Рис. 3
Расчетное ослабление находится в пределах -80 дБ, в действительности же с учетом реальных аппаратурных ограничений в проведенном эксперименте оно составляет порядка
-38 (±1,5) дБ, что свидетельствует о достаточно высокой эффективности разработанных экранов.
17
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Рис. 4
В данной работе путем модификации ранее разработанного графо-аналитического метода получены с учетом направленных характеристик излучателей оптимальные параметры
прямоугольных щелевых экранов ограниченной протяженности, что значительно упрощает
конструкции экранов при обеспечении высокого уровня ослабления мешающих полей. Высокую эффективность разработанных экранов и самого метода выбора их оптимальных параметров подтверждают высокие уровни расчетного ослабления и результаты модельных
экспериментов с реальными рупорными антеннами на частотах 5,3 и 9,375 ГГц.
Библиография
1. Becker J.E. Millett R.E. IEEE double-slot radar fence for increased clutter suppression // IEEE
Trans. Antennas and Propag. 1968. AP-16, N 1. P. 103 108.
2. Батороев А.С., Шолохов Е.С., Ширеторов И.Д. Щелевые дифракционные экраны для минимизации волновых полей // Вестник Бурятского гос. ун-та. – 2013. – № 3. – С. 132 136.
3. Батороев А.С., Шолохов Е.С. Программа для ЭВМ: Расчет оптимальных параметров ослабляющих экранов щелевого типа. Свидетельство № 2014610622 от 15.01.2014.
Bibliography
1. Becker J.E. Millett R.E. IEEE double-slot radar fence for increased clutter suppression // IEEE
Trans. Antennas and Propag. 1968,AP-16. N 1. P. 103 108.
2. Batoroev A.S., Sholokhov E.S., Shiretorov I.D. Slotted diffraction screens for wave field minimization // Buryat State University Bulletin. – 2013. – N 3. – P. 132 136.
3. Batoroev A.S., Sholokhov E.S. Computer software: Calculation of optimal parameters of the slotted
screens weakening. State Registration Certificate N 2014610622 from 15.01.2014.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
18
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Б.Б. Будажапова, канд. техн. наук, доц., e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 004.8
НЕЙРОННЫЕ СЕТИ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ
МАРШРУТА ДВИЖЕНИЯ МОБИЛЬНОГО РОБОТА
В данной работе рассматривается алгоритм использования нейронных сетей при планировании маршрута движения мобильного робота.
Ключевые слова: интеллектуальные робототехнические системы, планирование маршрута
движения робота, нейронные сети.
B.B. Budazhapova, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
NEURAL NETWORK FOR ROUTE PLANNING OF A MOBILE ROBOT
This paper considers the use of neural networks algorithm for route planning of mobile robot motion.
Key words: intelligent robotic systems, robot path planning, neural networks.
Введение
Планирование поведения одно из направлений исследований по искусственному интеллекту. Основная задача этого направления поиск процедур, которые могли бы автоматически предлагать наикратчайший путь к достижению поставленной цели исходя из данной
ситуации. Задачи такого типа оказались наиболее актуальными для роботов, действующих
автономно. Сегодня ученые многих стран работают над проблемой расширения функциональных возможностей мобильных транспортных роботов. Типичным примером интеллектуальной задачи можно считать планирование поведения робота при транспортировке грузов. Процесс решения задачи сводится к выбору плана действий робота, направленных на
достижение цели и поиск путей обхода препятствий, преодоления возникающих трудностей.
Существует множество работ в области построения маршрута движения мобильного робота
[1, 2, 3]. Это построение рабочего коридора, метод диафрагм, аппроксимация набора точек,
com-объекты Excel (построение трендов), открытые методы Autocad (построение сплайна) и
нейронные сети. Обзор показывает, что в настоящее время данное направление исследований развивается достаточно интенсивно. Но хотелось бы отметить, что у существующих методов, кроме нейронных сетей, очень низкое быстродействие.
Рассмотрим алгоритм использования нейронных сетей при планировании прохождения
маршрута движения мобильного робота. Задача построения траектории на основе некоторого числа точек сводится к задаче классификации объектов. В данном случае входным вектором нейронных сетей будет служить множество точек, преобразованное в смешанное множество координат:
{ (x, y)| x, y є R}→{x’ | x’є R}.
(1)
Выходом сети будет являться описание вида кривой.
Рассмотрим общий алгоритм с фиксированным количеством ядер классов М. Классами
в рамках данной работы будем считать названия моделируемых кривых. Ядром класса назовем наиболее общий набор описаний для всех представителей данного класса. Имеется в виду, что некоторый объект, который похож на все остальные, больше, чем каждый из них.
Количество ядер, в отличие от предложений авторов источников [4, 5, 6], может изменяться в процессе эксплуатации нейронной сети. При обучении число ядер остается постоянным.
Начальные значения ядер с1,…, сm могут выбираться случайными, одинаковыми или по
другим эвристическим правилам.
Каждая итерация алгоритма состоит из двух этапов:
1. Ищем такое разбиение т{р) объектов {хр} на классы, чтобы минимизировать
суммарную меру близости между объектами и ядрами их классов:
19
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
dx p , c mp }.
min{D
(2)
p
Результат этапа создание функции т (р), разбивающей объекты на классы.
2. При неизменном разбиении т (p) настраиваем ядра {сm} так, чтобы в пределах
каждого класса m0 суммарная мера близости ядра этого класса и объектов, принадлежащих
ему, была минимальной:
d ( x p , c m( p ) ) для всех m0=1…М.
min D
p : m(p) m0
Результат этого этапа – новый набор ядер {сm}.
Формализация задачи. Выберем в качестве входных данных вектор параметров
единственного объекта. Результатом работы сети будет код класса, к которому принадлежит
предъявленный на входе объект. В нейросетях принято кодирование номером канала.
Поэтому сеть будет иметь М выходов, по числу классов, и, чем большее значение принимает
выход номер m0, тем больше «уверенность» сети в том, что входной объект принадлежит к
классу m0. Полезно применить функцию активации
NET
μ: OUT = e
,
NET
e
(3)
i
i
тогда сумма выходов всегда будет равна единице при любых значениях сигналов NETi.
Каждый выход можно будет трактовать как вероятность того, что объект принадлежит
данному классу. Все выходы образуют полную группу, так как сумма выходов равна
единице и объект заведомо относится к одному из классов.
Выберем евклидову меру близости. В этом случае ядро класса, минимизирующее
сумму мер близости для объектов этого класса, совпадает с центром тяжести объектов:
1
(4)
с m0
xp ,
N (m0 ) p:m ( p ) m0
где N(m0) число объектов xp в классе m0.
При разбиении на классы должна быть минимизирована суммарная мера близости для
всего множества {xp} входных объектов:
D=
(xip cim(p) )2 = [( x p , x p ) 2( x p , c m ( p ) ) (c m ( p ) , c m ( p ) )] .
(5)
p
i
p
Здесь расписано скалярное произведение. В этой сумме два слагаемых не зависят от
способа разбиения и постоянны:
(c m(p),c m(p)) const , (x p ,x p ) const .
(6)
p
p
Поэтому задача поиска минимума D эквивалентна поиску максимума выражения:
min D max
xip cim(p) .
p
(7)
i
Запишем вариант алгоритма классификации для поиска максимума этой функции:
1. Цикл: для каждого вектора хр {
2. Цикл: для каждого m {
3. Рассчитаем xip cim = D m,p
i
} // конец цикла.
4. Находим m0, для которого m0 : mmax {D m,p }.
5. Относим объект к классу m0.
} // конец цикла.
Такой алгоритм легко реализуется в виде нейронной сети. Для этого требуется М
сумматоров, находящих все D m, p , и интерпретатор, находящий сумматор с максимальным
выходом.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
20
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Сумма
xip cim очень
напоминает
взвешенную
i
сумму
wijl xijl ,
NETjl =
i
рассчитываемую формальным нейроном. Выберем xip в качестве входных сигналов (что мы,
впрочем, уже сделали) и компоненты ядер cim в качестве весовых коэффициентов wijl. Тогда
каждый формальный нейрон с числом входов, равным числу компонент во входном векторе,
дает на выходе одну из сумм Dm,p.
Чтобы определить класс, к которому относится кривая, нужно выбрать среди всех
нейронов данного слоя один с максимальным выходом это осуществляет интерпретатор.
Интерпретатор
программа, выбирающая нейрон с максимальным выходом, или слой
нейронов с латеральным торможением, каждый нейрон в этом слое связан со всеми
остальными нейронами этого же слоя с обратными тормозящими связями и положительной
обратной связью с самим собой, что приводит к тому, что только один нейрон в слое может
быть активирован.
Нейроны слоя Кохонена [7] генерируют сигналы Dm,p. Интерпретатор выбирает
максимальный сигнал слоя Кохонена и выдает номер класса m, соответствующий номеру
входа, по которому интерпретатором получен максимальный сигнал. Это соответствует
номеру класса объекта, который был предъявлен на входе в виде вектора xp.
Ядра сm являются весовыми коэффициентами нейронов. Каждый нейрон Кохонена
запоминает одно ядро класса и отвечает за определение объектов в своем классе, т.е.
величина выхода нейрона тем больше, чем ближе объект к данному ядру класса.
Общее количество классов совпадает с количеством нейронов Кохонена. Меняя
количество нейронов, можно динамически менять количество классов.
Нейроны Кохонена имеют линейную функцию активации. Если применить функцию μ,
то выход слоя Кохонена можно трактовать как вероятность принадлежности объекта к
каждому из классов. Но применение μ некорректно с точки зрения принципа локальности,
так как вычисление этой функции активации требует знания всех выходов сети каждым из
нейронов, а в реальной сети это не выполняется.
Входные векторы сети чаще всего нормируются:
xp
xp
p
(8)
x
или
xp .
p
p 2
|x |
|x |
з
Возможны другие способы нормировки.
Задача обучения
научить сеть активировать один и тот же нейрон для похожих
векторов xp на входе. Не важно, какой конкретно нейрон будет активирован.
Обычно начальные значения в нейронных сетях выбираются малыми случайными
числами. Для слоя Кохонена такой выбор возможен, но имеет недостатки. Разумеется, если
ядра классов нормированы, то и начальные значения нужно нормировать.
Если веса инициализируются случайными значениями с равномерным распределением,
то возникает проблема. Когда ядра распределяются равномерно, то в областях пространства
X, где мало входных векторов, ядра будут использоваться редко, так как мало будет похожих
векторов. В тех областях, где входных векторов много, плотность ядер окажется
недостаточной, и непохожие объекты будут активировать один и тот же нейрон, так как
более похожего ядра не найдется. Для устранения проблемы можно выделять ядра в
соответствии с плотностью входных векторов. Но распределение входных векторов часто
бывает заранее неизвестно. В этом случае помогает метод выпуклой комбинации,
рассмотренный ниже.
Если число входных векторов равно числу ядер (т.е. нейронов), то обучение не нужно.
Достаточно присвоить ядрам значения входных векторов, и каждый вектор будет
активировать свой нейрон Кохонена. Но чаще всего количество классов меньше числа
входных векторов. В этом случае веса сети настраиваются итеративным алгоритмом.
Алгоритм аналогичен исходному алгоритму классификации, но коррекции весов
21
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
проводятся после предъявления каждого входного вектора, а не после предъявления всех,
как требует исходный алгоритм. Сходимость при этом сохраняется.
1. Присваиваем начальные значения весовым коэффициентам.
2. Подаем на вход один из векторов хр.
3. Рассчитываем выход слоя Кохонена Dm,p и определяем номер выигравшего нейрона
m, p
}.
m0, выход которого максимален, m0 :max
m {D
4. Корректируем веса только выигравшего нейрона m0:
wm0 : wm0 a( x p wm0 ) .
Здесь коррекция записана в виде векторного выражения (вектор весов wm нейрона m0
0
p
имеет столько компонент, сколько их у входного вектора x ); v скорость обучения, малая
положительная величина. Часто используют расписание с обучением, когда v = v(t)
монотонно убывает. Требования к v(t) те же, что и в случае многослойного перцептрона.
Веса корректируются так, что вектор весов приближается к текущему входному вектору.
Скорость обучения управляет быстротой приближения.
Таким образом, предложенный алгоритм траектории движения мобильного робота можно использовать при планировании прохождения маршрута роботом в реальных условиях.
Библиография
1. Найханов В.В., Будажапова Б.Б. Аппроксимация траектории движения мобильного робота
специальным радиусографическим обводом // Материалы всерос. науч.-техн. конф. «Теоретические и
прикладные вопросы современных информационных технологий». Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003.
2. Будажапова Б.Б., Калинкин В.В. Алгоритм построения оптимального маршрута мобильного
робота на полях больших размеров с использованием теории графов и алгоритма Ли // Материалы
всерос. науч.-техн. конф. «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных
технологий». Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2005.
3. Будажапова Б.Б. Методика расчета корректировки маршрута движения мобильного робота
// Материалы V Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием «Робототехника и искусственный
интеллект». Красноярск: ЦНИ «Монография», 2013.
4. Фаулер М. Рефакторинг: улучшение существующего кода: пер. с англ. СПб.: СимволПлюс, 2005. – 432 с.: ил.
5. Bishop C.M. Neural Networks for Pattern Recognition. Oxford: Univ. Press,1995.
6. Ripley B.D. Pattern recognition and Neural Networks. Cambridge: University Press, 1996.
7. Kohonen Т. Self-Organization and Associative Memory. 2nd Edition. Berlin: Springer-Verlag,
1987.
Bibliography
1. Naykhanov V.V., Budazhapova B.B. Approximation of the mobile robot’s motion path by special
radius graphical outline // All-Russian Scientific Conference «Theoretical and applied problems of modern
information technologies». Ulan-Ude: ESSTU Press, 2003.
2. Budazhapova B.B., Kalinkin V.V. An algorithm for constructing the optimal route of the mobile robot in the fields of large size using graph theory and Lee algorithm // All-Russian Scientific Conference
«Theoretical and applied problems of modern information technologies». Ulan-Ude: ESSTU Press, 2005.
3. Budazhapova B.B. Method of adjustment calculating of the mobile robot’s path of motion // Proceedings of the V All-Russian conference with international participation «Robotics and Artificial Intelligence». Krasnoyarsk: CSI «Monograph», 2013.
4. Fowler M. Refactoring: Improving the existing code: Translated from English. SPb: Symbol-Plus,
2005. 432 p.: Il.
5. Bishop C.M. Neural Networks for Pattern Recognition. Oxford: Univ. Press, 1995.
6. Ripley B.D. Pattern recognition and Neural Networks. Cambridge University Press, 1996.
7. Kohonen T. Self-Organization and Associative Memory. 2nd Edition. Berlin: Springer-Verlag,
1987.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
22
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Т.Л. Дмитриева, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Нгуен Ван Ты, аспирант, e-mail: [email protected]
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет
г. Иркутск
УДК 519.6
ТЕСТИРОВАНИЕ АЛГОРИТМА ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ РАМЫ
Рассмотрена постановка задачи оптимального проектирования железобетонной рамы в
форме задачи нелинейного математического программирования. Приведено решение этой задачи с
использованием программы РОСКЖБ.
Ключевые слова: расчетная схема сооружения, оптимальное проектирование, железобетонная рама, нелинейное математическое программирование, метод конечных элементов, модификация функции Лагранжа.
T.L. Dmitrieva, Dr. Sc. Engineering, Prof.
Nguyen Van Tu, P.G.
TESTING OF THE ALGORITHM FOR OPTIMAL DESIGN
OF THE REINFORCED CONCRETE FRAME
The article considers the problem of the optimal design of the concrete frame in the form of non-linear
mathematical programming. The solution of this problem using ROSK software is given.
Key words: structural design of a building, optimal design, reinforced concrete frame, nonlinear
mathematical programming, finite element method, a modification of the Lagrange function.
Введение
Железобетонные конструкции в настоящее время широко востребованы и находят активное применение в современном строительстве. Эффективность проектных решений для
этих конструкций связана с подбором их геометрии, армированием, назначением физических свойств материала. Решение этой задачи может быть представлено в форме задачи оптимизации конструкции, где оптимальный проект соответствует заданному критерию при
выполнении условий, обеспечивающих их надежную работу. Построим математическую модель задачи, а также приведем ее алгоритмическую и программную реализацию.
Постановку задачи оптимизации примем в форме задачи нелинейного математического
программирования (НМП):
min f ( x), x E nx
найти
(1)
g j ( x) 0, j 1,2,..., m;
при ограничениях
(2)
xiL
xiU , i 1,2,..., nx.
(3)
Здесь {X} – вектор варьируемых параметров на интервале {X }-{X }. В качестве минимизируемой (целевой) функции f(x) используется, как правило, объем конструкции.
Рассмотрим случай оптимизации железобетонной статически неопределимой рамы, когда расчетные усилия меняются в зависимости от соотношения параметров сечений. Будем
варьировать геометрическими параметрами сечений с учетом армирования.
xi
L
U
Алгоритм решения задачи оптимизации рамы
Приведем блок-схему алгоритма задачи оптимизации.
23
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Начальный
проект
Решение стандартной
задачи НМП
(Блок NMPack)
Вычисление
функций ограничений gj (x)
нет
Проверка
сходимости
Решение задачи
статического
анализа (МКЭ)
Вычисление
целевой функции f(x)
Конструктивный
расчет ж/б рамы
да
Оптимальный
проект
Рис.1. Блок-схема алгоритма оптимального проектирования железобетонной рамы
Рассмотрим алгоритм решения задачи нелинейного математического программирования, реализованный в блоке NMPack. Условно-экстремальная задача (1-3) приводится к задаче на безусловный экстремум с использованиями функции Лагранжа FL , а также ее модификации функции FP [4, 5].
Функцию Лагранжа для задачи (1-3) запишем в виде [2]:
FL f ( x) {Y }T [ ]{g} ,
(4)
где {Y} – вектор двойственных переменных (или множителей Лагранжа); [ ] – диагональная
матрица булевых переменных, jj 1 , если j МПА, в противном случае jj 0 , где МПА –
множество потенциально активных ограничений. Пассивные ограничения принимаются равными нулю, поэтому поиск вектора {Y} осуществляется в редуцированном пространстве потенциально активных ограничений.
Модифицированная функция Лагранжа FР принята в следующем виде [1]:
(5)
Fp k f FL 0,5{g}T [ ][k ]{g} 0,5k f {Y }T (
[ I ]){ Z} ,
где k f – нормирующий множитель, введенный для повышения устойчивости вычислений;
Z – величина сдвига ограничений, [k] – диагональная матрица штрафных коэффициентов;
[I] – единичная матрица. Элементы матрицы [ ] определяются из условия:
если g j Z j 0 , то jj 1 , иначе jj 0 .
(6)
Алгоритм решения задачи (1-3), оперирующий с функцией FP , включает в себя на каждой итерации t попеременно две основных процедуры: определение вектора прямых переменных {Xt+1} и определение вектора двойственных переменных {Yt+1}.
Оптимальный проект соответствует условию стационарности этой функции по переменным X и Y :
(7)
max Y min X F P ( X , Y ) .
Критерием окончания итерационного процесса являлись проверки
Xt
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
1
Xt
x
24
Xt ,
g
g
,
(8)
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
где g – множество потенциально активных ограничений;
x
,
– заданная точность вы-
g
числений; t – номер итерации [2]. Кроме того, установлено предельное число итераций решения задачи (7) и максимальное число обращений к целевой функции и функциям ограничений.
Железобетонная рама рассчитывается по первой группе предельных состояний, поэтому будем использовать линейную КЭ модель [3].
[ K ]{ } {F } ;
(9)
ne
1
T
ne
1
[ K ] [ A][ B] [ A]
T
[ Aj ][ B j ] [ Aj ]
(10)
[K ] j .
j 1
j 1
Здесь [A] матрица равновесия элемента; [B] диагональная матрица податливости в
линейной постановке; [K]j матрица жесткости элемента; {F} вектор внешней нагрузки;
{ } – вектор узловых перемещений стержневой системы.
Пример оптимизации железобетонной рамы
В соответствии с нормами СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции» (п. 5.1.2) примем следующие исходные данные (табл. 1). В скобках дается ссылка на
таблицы, приведенные в вышеуказанных нормах.
Таблица 1
Исходные данные
Количество
Наименование
Ед. изм.
тип эл. 1
тип эл. 2
Rb
0,85
0,85
кН/см2
Нормативное сопротивление сжатию (табл. 6.7)
Rb,ser
1,1
1,1
кН/см2
Нормативное сопротивление растяжению (табл. 6.7)
Rbt,ser
0,11
0,11
кН/см2
Начальный модуль упругости (табл. 6.11)
Eb
2400
2400
Защитный слой арматуры
a
3,0
3,0
кН/см2
см
Арматуры в растянутой зоне класса А 400
d
2,0
2,0
см
Площадь сечения арматуры 3 Ø 20 А400
As
9,42
9,42
см2
Расчетное сопротивление сжатию (табл. 6.8)
q=0,28 кН/см
q=0,28 кН/см
Уз.2
Уз.3
H=600 см
H=600 см
xi2
a
Уз.1
L=1200 см
L1=600 см
а
Рис. 2: а
б
оптимизируемая рама; б
расчетная схема; в
xi1
в
сечение в элементе i
Так как оптимизируемая рама – симметричная конструкция, учтем в расчетной схеме
половину рамы (рис. 1 б).
Целевая функция f (x) представляет собой приведенный объем железобетонной рамы
плоского каркаса до образования трещин [7, 8];
25
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ne
f ( x)
2
2
( Ai
Asi )Li
2
i 1
Es
Asi ) Li,;
Eb
( xi1 xi 2
i 1
(11)
где ne число элементов; Ai , Li площадь сечения и длина элемента i ; Asi площадь сечения арматуры элемента i ;
Es / Eb коэффициент приведения арматуры к бетону.
Функции ограничений gj(x) связаны с варьируемыми параметрами x через параметры
состояния M i (изгибающие моменты) и (узловые перемещения), которые определяются
решением задачи конечно-элементного анализа в линейной постановке.
Имеют место 2 вида ограничений.
1. На напряжения в элементах.
Из схемы рамы следует, что максимальные изгибающие моменты находятся в крайних
сечениях каждого элемента. Эти моменты вычислены с учетом образования трещин, а также
с учетом неупругих деформаций растянутой зоны бетона и определяются по формуле [7]:
gj
где W pl
ным
Mi
W pl Rbt ,ser
j 1,2...4 ; i 1,2 ,
(12)
момент сопротивления для прямоугольных сечений допускается принимать равW pl
где Wred
1 0,
1,3Wred ;,
(13)
упругий приведенный момент сопротивления сечения, определяется по:
(14)
Wred J red / y;,
расстояние от центра тяжести приведенного сечения до крайней растянутой грани:
(15)
y S red / Ared ;
где y
J red
приведенный момент инерции сечения:
BH 3
BH (0,5H
12
площадь приведенного сечения:
J red
где As
As
S red
BH
y) 2
As ( y a) 2,;
As ;
(16)
(17)
приведенный статический момент сопротивления:
S red
0,5 BH 2
As a;
(18)
коэффициент приведения арматуры к бетону:
Es / Eb .
(19)
2. На перемещения узла 3:
3
1 0.
(20)
[ ]
Предельное значение перемещения было принято [δ]=4,8 см, что составляло L/25.
g5
Результаты оптимизации в программе РОСКжб
Начальные значения ширины всех элементов: B0 = 40 см (варьируемый параметр).
Диапазон варьирования: Bmin = 30 см; Bmax = 80 см.
Начальные значения высоты всех элементов: H0 = 50 см (варьируемый параметр).
Диапазон варьирования: Hmin = 40 см; Hmax = 120 см.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
26
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Результаты решения задачи оптимизации
Значение целевой функции f(x)
Число обращений к целевой
функции (Nfunfx)
Число итераций
5342089,1 см 3
2715
6
Значения оптимальных параметров
Элемент 1
B (см)
H (см)
47,1794 50,6468
2
As (см )
9,42
Элемент 2
B (см)
H (см)
30,0001 63,5105
As (см2)
9,42
Таблица 2
Расчетные усилия в краевых точках элементов
N (кН)
Q (кН)
M (кН·см)
Элемент 1
Элемент 2
1
-168,00
-62,92
2
-168,00
62,92
1
-62,92
0
2
-62,92
168,00
1
12549,36
25200,00
2
-25200,00
25200,00
Были получены следующие потенциально активные ограничения по нормальным напряжениям g2= -0,9400·10-4 , g3= 0,7800·10-5, g4=0,7800·10-5.
Точность полученных результатов можно оценить по невязкам ограничений g3 и g4, которые превышают допустимое значение на 0,00078%.
Таблица 3
Изменения функций на интерацях
f(x) ( см )
3
g(x)
0
4988328,0
28,640400
1
3068328,0
95,279700
2
4546437,1
10,535000
3
5271518,0
0,8417840
4
5335209,0
0,0679690
5
5341581,0
0,00137233
6
5342093,1
0,0000078
Рис. 3. Блок-схема расчета стержневых конструкций методом конечных элементов
Из таблицы 3 видно, что сходимость к оптимальному решению достигается достаточно
быстро при высокой точности в ограничениях.
Исследование оптимального решения на единственность
В качестве начального проекта использовались различные величины ширины (В0) и
высоты (Н0) сечения. Результаты 5 решений приведены в таблице 4.
27
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 4
Оптимальные значения (см)
Начальные
значения (см3)
№
варианта
B0
элемент 1
H0
Bопт
элемент 2
Hопт
Bопт
Hопт
Значение
целевой
функции
F(x)опт (см3)
g(x)
1
40
50
47,1794
50,6468
30,0001
63,5105
5342089,1
0,0000078
2
50
60
47,1780
50,6452
30,0000
63,5107
5341921,5
0,0000021
3
50
70
47,1781
50,6454
30,0000
63,5108
5341942,9
0,000011
4
60
80
47,1782
50,6455
30,0000
63,5111
5341959,0
0,000015
5
70
70
47,1780
50,6453
30,0000
63,5107
5341927,1
0,0000056
С различных начальных значений мы получили значения целевой функции, которые
практически совпадают (разброс в значениях 0,003%).
На рисунке 3 показаны изменения целевой функции на итерациях.
Итерации t
Рис. 3. Изменение целовой функции на итерациях с разных начальных значений
Округлим оптимальные значения с учетом рекомендаций [6]. Полученные при этом результаты приведены в таблице 5.
Таблица 5
Тип эл. 1
Тип эл. 2
Значения оптимальных параметров
B (см)
H (см)
As (см2)
47,1794
50,6468
9,42
30,0001
63,5105
9,42
Округление значений решения задачи
B (см)
H (см)
As (см2)
45,00
50,00
9,42
30,00
65,00
9,42
Скорректируем значение целевой функции и значения ограничений с учетом округления варьируемых параметров: f (x) =5228328 см 3 ,
g1= -0,48, g2= 1,1·10-2, g3= -7,9·10-2, g4= -1,1·10-2, g5= -0,128.
При этом максимальное значение потенциально активного ограничения по нормальным напряжениям (g2) не выходит за пределы значений, допустимых при проектировании
строительных конструкций (как правило, в пределах 3%), поэтому скорректированное решение может быть принято как оптимальное.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
28
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Основные выводы
1. Решение тестовой задачи оптимизации железобетонной рамы показало эффективность разработанного алгоритма оптимального проектирования, дающего лучший результат
на малом числе итераций.
2. Тестирование алгоритма оптимизации путем использования различных начальных
точек подтвердило единственность полученных результатов при достаточно высокой скорости сходимости.
3. Принятая модель вычислительного алгоритма оптимального проектирования железобетонных рам обеспечивает независимую работу ее основных блоков, что позволяет дополнять каждый блок (например, расширять список проверок в конструктивном расчете железобетонных конструкций).
Библиография
1. Дмитриева Т.Л., Безделев В.В. Использование многометодной стратегии оптимизации в
проектировании строительных конструкций // Известия вузов. Строительство.
2010.
№ 2.
C. 90 95.
2. Дмитриева Т.Л. Параметрическая оптимизация в проектировании конструкций, подверженных статическому и динамическому воздействию: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010.
176 с.
3. Дмитриева Т.Л. Методика и алгоритмы решения задач строительной механики с использованием программных средств. Ч. 1. Расчет плоских рам в программе MATHCAD // Вестник Иркутского гос. технич. ун-та. 2013. № 11 (82). C. 153 160.
4. Бертсекас Д. Условная оптимизация и методы множителей Лагранжа. М.: Радио и связь,
1987. 400 с.
5. Гольштейн Е.Г., Третьяков Н.В. Модифицированные функции Лагранжа и методы оптимизации. М.: Наука, 1989. 400 с.
6. ГОСТ 25628-90 Колонны железобетонные для одноэтажных зданий.
7. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции.
8. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона
без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. М.:
ОАО «ЦНИИПромзданий», 2005. 214 с.
Bibliography
1. Dmitrieva T.L., Bezdelev V.V. Using multimethod optimization strategies in the building design //
News of higher educational institutions. Construction. 2010. N 2. P. 90 95.
2. Dmitrieva T.L. Parametric optimization in the design of structures subjected to static and dynamic
effects: monograph. Irkutsk: IrGTU Press, 2010. 176 p.
3. Dmitrieva T.L. Methods and algorithms for solving structural mechanics using software. P. 1. Calculation of plane frames by MATHCAD software // Irkutsk State Technical University Bulletin. 2013.
N 11 (82). P. 153 160.
4. Bertsekas D. Constrained optimization and Lagrange multiplier method. M.: Radio i Sviaz, 1987.
400 p.
5. Holstein E.G., Tretyakov N.V. Modified Lagrange functions and optimization methods.
M.:
Nauka, 1989. 400 p.
6. National State Standard 25628-90 Reinforced concrete columns for single-storey buildings.
7. Сode specification 63.13330.2012 Concrete and reinforced concrete structures.
8. A guide for designing concrete and reinforced concrete constructions made of heavy concrete without prestressing reinforcement (to CS 52-101-2003). TsNIIPromzdany, NIIZHB. – M.: JSC
«TsNIIPromzdany», 2005. – 214 p.
29
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
А.Н. Степаненко, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Н.Л. Тишков, ведущий инженер, преподаватель, e-mail: [email protected]
Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск
УДК 624.074.421; 62-111.3
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РУЧНОГО УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКИ АРКИ
ИЗ ТОНКОЛИСТОВОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПОЛОСЫ
В статье приведен прием назначения основных геометрических параметров ручного устройства для создания радиально гофрированной поверхности стенки стальной круговой арки при ее
формировании из прямоугольной полосы с учетом свойств материала стенки. Приведена функция
описания срединной поверхности стенки с непрерывными радиальными гофрами треугольного профиля.
Ключевые слова: арка, радиально гофрированная стенка, треугольный профиль гофра, ручное
устройство, формование, пуансон.
A.N. Stepanenko, Dr. Sc. Engineering, Prof.
N.L. Tishkov, Engineer
KEY PARAMETERS OF A HAND TOOL FOR THE GOFFERED ARCH FORMING
FROM A LIGHT-GAGE RECTANGULAR BAR
The paper presents settings of the basic geometric parameters of a hand tool to create radially goffered surface of circular arch steel wall from a rectangular bar taking into account the properties of the wall
material. The description function of the middle of the wall surface with continuous radial goffers of a triangular profile is given.
Key words: arch, radially goffered wall, triangular goffered profile, hand tool, molding, punch.
Геометрия гофров
Функция непрерывного описания срединной радиально гофрированной поверхности
стенки с непрерывным треугольным профилем поперечных гофров стальной круговой арки
двутаврового сечения при ее формовании из прямоугольной полосы предложена в [1].
x
sin 2 k 1
s( y)
8
,
(1)
z ( x, y ) f ( y ) 2
( 1) k
2
2 k 1
k 0
где f ( y )
пояса.
отклонение вершин гофров стенки от оси арки на расстоянии y от ее нижнего
Принцип работы и основные параметры ручного устройства
Для получения поверхности стенки арки, описанной условием (1), предлагается ручное
устройство [2], приведенное на рисунке 1.
Устройство для гофрирования тонколистовой прямоугольной заготовки радиальными
гофрами состоит из двух пуансонов, соединенных между собой шарнирно по одной грани.
Нижний пуансон установки неподвижен и закреплен к основанию, верхний пуансон подвижный, для него возможен свободный поворот относительно оси шарниров. Пуансоны изготовлены из равнополочных уголков, расположенных по радиусу кривизны формуемой
стенки и объединенных между собой планками на болтах. Для ограничения поворота верхнего пуансона и регулировки высоты гофров устанавливаются регулировочные болты. Для
фиксации положения полосовой заготовки устроены фиксаторы нулевого положения.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
30
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Рис. 1. Принципиальная схема работы ручного устройства
Предлагаемое устройство приводится в действие с помощью ручной силы и работает
следующим образом (рис. 2).
прямоугольная
Рис. 2. К определению основных рабочих параметров устройства
31
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Тонколистовую заготовку прямоугольного очертания укладывают на нижний пуансон
так, чтобы ее нижняя грань располагалась на расстоянии Ra от шарниров (от точки А, расположенной на пересечении оси шарниров и оси среднего уголка нижнего пуансона). При
этом формовать стенку необходимо по одной волне последовательными поворотами верхнего пуансона до упора регулировочных болтов, получая радиально гофрированную поверхность. Все элементы установки закреплены болтовыми соединениями, что позволяет менять
основные параметры установки. Глубина нахлеста по обушкам уголков при параллельном
положении пуансонов должна быть равна величине fшy .
Для обеспечения заданных по высоте стенки арки размеров длин полуволн гофров ( Sn
у нижнего пояса и Sv у верхнего пояса) расстояния между свободными вершинами должны быть равны полной длине волны гофров ( 2 S n у нижнего пояса и 2 S v у верхнего пояса).
Глубина «наложения» штампов друг на друга должна составлять:
у нижнего пояса арки 2 f n f n упр ;
у верхнего пояса арки 2 fv
в произвольном сечении 2 f y
f v упр ;
f y упр ,
здесь fi упр упругий (возвращаемый после изгиба листа) прогиб [3].
Для определения основных параметров рабочей установки воспользуемся рисунком 2,
откуда получим:
угол наклона штампов рабочей установки относительно друг друга на момент завершения формовки очередного гофра
2 аrctg
( fn
f n упр / 2) ( f v
h
f v упр / 2)
;
расстояние от условной точки пересечения обушков уголков штампов до верхней
грани области изготовления гофрированной стенки
f v упр / 2) Cos ( / 2)
( f v f v упр / 2) сtg ( / 2);
Sin( / 2)
расцентровка штампов в точке А по оси стенки (расстояние между обушками уголков) fш 2 tg ( / 2)( Rаx h Cos( / 2) Rvx ) , где Rаx – расстояние от точки А до нижней грани
области изготовления стенки;
Rvx
( fv
разцентровка штампов в параллельном их положении» fшy
fш
.
Cos ( / 2)
При расчете параметров установки для профилирования стенки гофрированной арки из
прямоугольной полосы по предложенной методике обеспечивается точность геометрии f
гофра до ±2 мм.
На кафедре «Строительные конструкции» ТОГУ была изготовлена экспериментальная
модель предлагаемой ручной установки для формования тонколистовой гофрированной
стенки двутавровой арки высотой h=300 мм, с заданными размерами гофров у нижнего и
верхнего поясов: fn=40 мм, fv=17,5 мм, Sn=157,1 мм, Sv=172,8 мм (рис. 1).
Для отформованных фрагментов стенки (рис. 2) действительные размеры гофров оказались равными: fnф=38,5-41,8 мм, fvф=16,1-19,3 мм, Snф=155,3-158,9 мм, Svф=170,9-174,6 мм,
т.е. фактическое отклонение полученных на экспериментальной установке размеров гофров
от заданных составило не более ±2 мм.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
32
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Рис. 1. Общий вид экспериментальной модели
с заготовкой
Рис. 2. Радиально гофрированная стенка,
отформованная на установке
Предлагаемый прием определения параметров ручного устройства позволит сформовать гофрированную стенку арки из тонколистовой прямоугольной полосы с минимальными
отклонениями размеров треугольных гофров от заданных, что подтверждено экспериментально.
Библиография
1. Степаненко А.Н., Тишков Н.Л. Основные параметры профилированной стенки гофрированной арки из прямоугольной полосы // Вестник ТОГУ. Хабаровск, 2012. № 4 (27). С. 87 92.
2. Патент на полезную модель №142305 Российская Федерация. Ручное устройство для гофрирования тонколистовой прямоугольной заготовки радиальными гофрами / Н.Л. Тишков, А.Н. Степаненко. Заяв. №2013157251, приоритет полезной модели 23 дек. 2013 г, зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 22 мая 2014 г., срок действия до 23 декабря 2023 г.
3. Степаненко А.Н., Тишков Н.Л., Ловцов А.Д. Основные параметры установки профилирования стенки гофрированной арки из прямоугольной полосы // Вестник ВСГТУ. Улан-Удэ, 2012.
№ 1 (36). С. 175 179.
Bibliography
1. Stepanenko A.N., Tishkov N.L. The main parameters of the profiled sheet of a corrugated arch from
rectangular bar // PNU Bulletin. Khabarovsk, 2012. N 4 (27). P. 87 92.
2. Utility model patent №142305 of the Russian Federation, a hand-held device for corrugating lightgage rectangular sheet by radial goffer. Tishkov N.L., Stepanenko A.N. application №2013157251, the priority of the utility model 23 December 2013, registered in the RF State Register of Utility models on May
22, 2014, valid until December 23, 2023.
3. Stepanenko A.N., Tishkov N.L., Lovtsov A.D. Key parameters of installation of profiling of the wall
of the goffered arch from the rectangular strip. // ESSTU Bulletin. Ulan-Ude, 2012.
N 1 (36).
P. 175 179.
33
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Л.А. Урханова, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
П.К. Хардаев, д-р техн. наук, проф.
Н.В. Архинчеева, канд. хим. наук, доц., e-mail: [email protected]
Н.С. Салдаруева, аспирант, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 691.542; 691.545
ВЛИЯНИЕ МИКРОДОБАВОК КРЕМНЕЗЕМА
НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И БЕТОНА
В статье рассмотрены вопросы использования микродобавок кремнезема, содержащегося в
активных минеральных добавках и в виде золя и геля кремниевой кислоты, для модификации цемента
и бетона на его основе. Введение микродобавок кремнезема не только ускорило гидратацию и твердение цемента в ранние сроки твердения, но и значительно улучшило прочностные характеристики
цементного камня.
Ключевые слова: кремнезем, гель, золь кремниевой кислоты, гидратация и твердение, цементный камень, прочность при сжатии, бетон.
L.A. Urkhanova, Dr. Sc. Engineering, Prof.
P.K. Khardaev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
N.V. Arkhincheeva, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
N.S. Saldarueva, P.G.
INFLUENCE OF SILICA MICROADDITIVES
ON THE PROPERTIES OF CEMENT STONE AND CONCRETE
The article discusses the use of silica micro additives within the active mineral additives, in the form
of a sol and silica gel, to modify the cement and concrete based on it. Introduction of silica microadditives
accelerates not only cement hydration and hardening in the early stage of hardening, but also significantly
improves the strength characteristics of cement stone.
Key words: silica, silica gel, silica sol, hydration, hardening, cement stone, compressive strength,
concrete.
В настоящее время в технологиях цементных композиций все больший интерес вызывает использование высокодисперсных добавок, влияющих на формирование структуры и
свойств цементного камня и материалов на его основе. При этом под контроль ставятся направление, скорость и качество протекания химических реакций в материалах. Использование ультрадисперсных, наноструктурирующих и комплексных добавок позволяет в первую
очередь уплотнить структуру цементного камня и, как следствие, структуру композита в целом.
Модифицирование структуры цементного камня и бетона можно осуществлять наноразмерными частицами ксонотлита, эттрингита, хризотила, кремнезема [1]. В этом ряду одним из самых приемлемых вариантов является использование наночастиц кремнезема, полученных золь-гель методом, являющимся относительно простым и недорогим способом синтеза нанокремнезема.
Высокодисперсные кремнеземсодержащие минеральные добавки, такие как микрокремнезем, зола уноса и др., хорошо изучены в интервале дозировок от 5 до 40% в технологии производства портландцемента и пуццоланового портландцемента. Известно, что при
введении их в состав цементов более 20% повышается эффект пуццоланизации, но при этом
снижается скорость гидратации и твердения цемента.
Следует отметить, что в литературе отсутствуют сведения о влиянии микродозировок
известных активных минеральных добавок (АМД) на процессы гидратации и твердения цеВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
34
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
мента. В то же время известно, что при переходе к ультра- и нанодисперсным частицам резко меняется дозировка добавок от десятых до тысячных долей процента от массы цемента.
В представленной работе исследовалось влияние микродозировок известных АМД на
свойства цемента и бетона, а также изменение активности кремниевой кислоты при переходе
от золя к гелю.
В проводимых исследованиях для модификации цемента и мелкозернистого бетона
были использованы следующие сырьевые материалы: портландцемент ЦЕМ I 32,5 Н ГОСТ
31108-2003 ООО «Тимлюйский цементный завод», кварц-полевошпатовый песок с модулем
крупности Мкр=2,3 и добавки: микрокремнезем отход ЗАО «Кремний» (г. Шелехов, Иркутская область), зола уноса Гусиноозерской ГРЭС (Республика Бурятия), искусственные сорбенты вспученный перлит и потребительский кремнегель силикагель, а также щелочной
золь кремнекислоты, полученный в результате 20-кратного разбавления товарного жидкого
стекла. Добавки силикагель и вспученный перлит предварительно измельчались в лабораторном виброистирателе в течение 30 с, микрокремнезем и зола уноса использовались без
домола, в исходном состоянии.
Микрокремнезем является сертифицированным товарным продуктом, на который
имеются технические условия ТУ 5743-048-02495332-96 «Микрокремнезем конденсированный». В работе применялся микрокремнезем марки МК-85.
Золы уноса представляет собою обожженную минеральную часть при сжигании каменных углей Тугнуйского угольного разреза (Мухоршибирский район, Республика Бурятия, ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания»). Зола уноса Гусиноозерской
ГРЭС по содержанию аналитически определяемого оксида кальция (СаО 4,20 -5,20 %) относится к низкокальциевым золам (класс F согласно стандарту ASTM C 618), которые благодаря высокому содержанию кремнезема и глинозема состоят в основном из алюмосиликатного
стекла от 66,32 до 81%.
Силикагель, согласно ГОСТ 3956-76, имеет формулу xSiO2*nH2O или
xSiO2*yAl2O3*nH2O и содержит в своем составе не более 8% химически связанной воды.
Золь кремнекислоты представляют собой коллоидную систему нанодисперсных размеров, обладающих высокой удельной поверхностью до 100 м2/г. Ряд исследований доказывают преимущество использования для модификации цементного камня золя кремниевой
кислоты [1, 2]. В основном все исследования отличаются способами получения золей, а
именно обработкой жидкого стекла органическими или неорганическими кислотами или путем его разбавления с последующим удалением ионов натрия через катионитовые колонки,
что является дорогостоящим технологическим переделом. В нашей работе использован другой подход для получения золя кремнекислоты, а именно гидролиз жидкого стекла
Na2O·nSiO2 без удаления катионов натрия Na+.
При сильном разбавлении жидкого стекла до 0,2%-ной концентрации раствора идет
гидролиз по следующей реакции:
Na2O·3SiO2 + 7H2O→2NaOH + 3H4SiO4.
Используемые добавки различались содержанием SiO2: от 55% в золе до 92% в силикагеле. Расчеты показали, что в щелочном растворе золя кремнекислоты содержится приблизительно 1,38% SiO2. Дозировка вышеперечисленных добавок составляла от 0,1 до 1,2% от
массы цемента. Для оценки оптимальной дозировки модифицирующих добавок образцы
размером 2x2x2 см, сформованные при нормальной густоте 25%, подвергались тепловлажностной обработке (ТВО) в течение 5 ч, затем испытывались на предел прочности при сжатии.
Результаты эксперимента представлены в таблицах 1, 2. Эффективность действия добавок оценивалась как отношение прочности при сжатии цемента с добавками к прочности
бездобавочного цемента.
35
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 1
Влияние вида и количества добавок на прочность цементного камня после ТВО
Вид добавки
Золь кремнекислоты
Силикагель
Микрокремнезем
Вспученный перлит
Зола уноса
Характеристика
добавок
Содержание
Sуд,
SiO2, %
м²/кг
1,5
92
684
85
1700
7,5
455
55
520
Предел прочности при сжатии (МПа) в зависимости
от количества добавки, % от массы цемента
0
0,1
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
35,5
42,6
45,7
42,2
36,3
43,1
36,7
50,3
46,7
39,3
46
48,8
52,1
45,2
41,2
47,8
51,4
50,5
46,3
43,2
48,8
53,9
61,4
47,7
40,8
42
49,9
51,0
45,2
42,6
39,5
46
-
Таблица 2
Эффективность действия добавок
Вид добавки
Золь кремнекислоты
Силикагель
Микрокремнезем
Вспученный перлит
Зола уноса
Rсж с добавкой / Rсж контрольного состава в зависимости от количества добавки,
% от массы цемента
0,1
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,04
1,38
1,45
1,52
1,41
1,30
1,29
1,42
1,47
1,42
1,73
1,44
1,19
1,32
1,28
1,31
1,35
1,28
1,03
1,11
1,16
1,22
1,15
1,20
1,01
1,02
1,13
1,15
1,0
0,93
-
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
все исследованные добавки в интервале дозировок от 0,1 до 1,2% упрочняют цементный камень после ТВО по сравнению с контрольным составом;
силикагель повышает прочность цементного камня на 29-73% во всем интервале дозировок с максимумом при дозировке 0,8%. Микрокремнезем повышает прочность от 19 до
35% также во всем исследованном интервале дозировок. Золь кремнекислоты повышает
прочность при сжатии на 30-52%, начиная от дозировки 0,4%, максимальный прирост получен при дозировке 0,8%;
меньший эффект прироста прочности показали добавки вспученный перлит и зола
уноса на 15-22 и 13-15% соответственно.
На гистограмме (рис.) представлена эффективность добавок при оптимальных дозировках в зависимости от содержания SiO2. Из всех модифицирующих добавок наиболее эффективными оказались силикагель и золь кремниевой кислоты.
Как следует из гистограммы, для твердых добавок эффективность связана с содержанием SiO2. Но при этом наибольшая эффективность получена в случае использования силикагеля, что связано не только с высоким содержанием SiO2, но и с высокой удельной поверхностью добавки. Удельная поверхность, определенная для сорбентов методом прохождения воздуха через слой материала на приборе ПСХ-2, не отражает истинного значения
удельной поверхности. Следует предположить, что удельная поверхность силикагеля, определенная адсорбционными методами, может составлять от 100 до 1000 м2/г.
Отличительной особенностью силикагеля является наличие большого количества активных центров, обусловленных способом получения из растворов щелочных силикатов, в
отличие от АМД (микрокремнезем, зола уноса, вспученный перлит), образующихся при высокотемпературном синтезе. Если максимальная эффективность у силикагеля достигает при
введении 0,74% SiO2 и составляет 74%, то при использовании золя кремниевой кислоты она
составляет 52% при введении 0,011% SiO2. Это, вероятно, связано с тем, что коллоидные
частицы кремниевой кислоты попадают в интервал размеров наночастиц и более активно
реагируют с известью, выделяющейся при гидратации цемента. В то же время известно, что
силикагель вступает во взаимодействие с известью не ранее, чем через 20 ч.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
36
Rс д/Rк
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1,73
1,5
Силикагель (0,74%
SiO2)
1,35
золь H4SiO4
(0,011% SiO2)
MK (0,68% SiO2)
1,22
Вспуч. перлит
(0,45% SiO2)
1,15
Зола уноса (0,33%
SiO2)
Примечание. Содержание SiO2 от массы цемента.
Рис. Увеличение прочности при сжатии модифицированного цемента по отношению
к прочности исходного цемента
Для образцов с оптимальным содержанием добавки силикагеля (0,8%) была исследована кинетика твердения цементного камня (табл. 3).
Таблица 3
Кинетика набора прочности цементного камня
при содержании 0,8% силикагеля
Показатели
Контрольные образцы
Образцы с добавкой – силикагелем
Эффективность добавки
Прочность при сжатии Rсж, МПа
Rсж, τ /Rсж, 28 с, %
Прочность при сжатии Rсж, МПа
Rсж, τ /Rсж,28 с, %
Rсж с д/Rсж контр.
Время (τ) твердения, сут
1
3
7
28
23,5
29,1
37,4
52,5
45
57
72
100
30,2
37,7
46,8
71,5
50
63
78
100
1,29
1,27
1,29
1,37
Полученные результаты подтверждают эффективность добавки силикагеля при естественном твердении цемента в течение 28 сут. Прирост прочности модифицированного цемента во все сроки твердения составил в среднем 27-37%, что ниже, чем при тепловлажностной
обработке. При этом кинетика набора прочности выше, чем у контрольных образцов, на 56%. Полученные данные согласуются с известными литературными данными: во влажных
условиях ТВО повышается активность силикагеля. Действительно, силикагель в количестве
от 1,5 до 14% эффективен при производстве автоклавных материалов: газосиликата и силикатного кирпича.
Эффективность золя кремнекислоты была подтверждена при естественном твердении
в течение 7 сут (табл. 4). Это еще раз доказывает, что частицы золя кремнекислоты отличаются не только высокой химической активностью, но и способностью при переходе в гели заполнять самые тонкие капилляры цементного камня и повышать основные физикомеханические свойства: прочность, водонепроницаемость, морозостойкость.
Таблица 4
Влияние количества золя кремнекислоты на прочность цементного камня
после 7 сут твердения во влажных условиях
Показатели
Rсж, МПа
Rсж с д/Rсж контр
0
34,7
1
0,25
41,6
1,2
Количество добавки, % от массы цемента
0,5
0,75
1,0
43,5
44
50,7
1,26
1,27
1,47
1,25
45,4
1,31
Эффективность действия добавок силикагеля и золя кремниевой кислоты оценивалась
применительно не только к цементу, но и к мелкозернистому бетону при соотношении це37
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
мента к песку 1:3. При подборе состава бетона часть цемента (до 30%) заменялась на золу
уноса (табл. 5).
Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что прирост прочности при
сжатии мелкозернистого бетона с модифицирующими добавками составил: в 3 сут 39-76%,
а при замене 30% цемента на золу уноса – на 37-46%; в 7 сут на 23-80%, а в зольных составах на 12-23% соответственно. Эффективность действия добавок после 28 сут твердения
бетона незначительна и составляла 10-16%, что подтверждает, что действие добавок проявляется в ранние сроки гидратации и твердения цемента и бетона на его основе.
Таблица 5
Кинетика набора прочности мелкозернистого бетона
Состав бетона, % по массе
цемент
песок
зола
силикагель
золь
Rизг
25
17,5
25
25
25
17,5
17,5
75
75
75
75
75
75
75
7,5
7,5
7,5
0,8
0,8
0,8
-
0,8
0,4
0,8
4,1
3,3
3,8
4,2
2,8
2,7
3,3
Прочность, МПа, бетона после твердения, сут
3 сут
7 сут
28 сут
Rсж
Rсж с
Rиз Rсж Rсж с Rизг Rсж
Rсж
д/
г
д/
с д/
Rсж к
Rсж к
Rсж к
7,5
7,8
13,1
10,3
11,8
10,2
10,8
1
1
1,76
1,39
1,59
1,37
1,46
4,8
3,4
4,2
4,4
3,9
3,3
3,9
10,8
10,7
13,8
20
13,2
12,1
13,2
1
1
1,28
1,81
1,23
1,12
1,23
4,8
6,6
5,4
5,7
4,2
5,8
6,2
16,1
15,1
18,6
15,8
16,8
17,7
18,0
1
0,94
1,16
1
1
1,10
1,12
Таким образом, результаты исследований показали, что микродозировки силикагеля и
золя кремниевой кислоты, полученной при гидролизе жидкого стекла, являются эффективными ускорителями гидратации и твердения цемента и бетона на его основе. Применение
этих добавок позволяет сэкономить до 30% цемента и при этом получать быстротвердеющие
композиции.
Библиография
1. Лукутцова Н.П., Матвеева Е.Г. Наномодифицированный мелкозернистый бетон // Вопросы
применения нанотехнологий в строительстве: сб. докл. участников круглого стола. – М.: Изд-во
МГСУ, 2009. 120 с.
2. Комохов П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита // Строительные материалы. – 2006. № 9. – С. 89 90.
Bibliography
1. Lukuttsova N.P., Matveeva E.G. Nanomodified fine-grained concrete // Issues of nanotechnologies application in construction: Collection of reports of the round table participants. – M.: MGSU, 2009.
120 p.
2. Komokhov P.G. The sol-gel as the concept of nanotechnology of cement composite // Construction Materials. 2006. N 9. – P. 89 90.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
38
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
М.П. Калашников, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
А.В. Ванчиков, ст. преподаватель
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 628.8: 631.2
РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ В КАРТОФЕЛЕХРАНИЛИЩЕ
ПРИ КОНТЕЙНЕРНОМ СПОСОБЕ ХРАНЕНИЯ
Приведены результаты аналитических исследований температурно-влажностных параметров в картофелехранилище при хранении плодоовощной продукции в контейнерах. Получено аналитическое выражение для определения температуры в массе плодоовощной продукции.
Ключевые слова: контейнер, температура, влажность, система вентиляции, плодоовощная
продукция, хранение, воздух, уравнение, параметр, штабель.
M.P. Kalashnikov, Dr. Sc. Engineering, Prof.
A.V. Vanchikov, Teacher
THE ANALYTICAL RESEARCH RESULTS OF TEMPERATURE AND HUMIDITY
PARAMETERS IN POTATO CONTAINER-STORAGE HOUSE
The article reveals the analytical research results of temperature and humidity parameters in a potato
storage house with of fruits and vegetables stored in containers. An analytical expression for determining
the temperature of fruits and vegetables bulk is found out.
Key words: container, temperature, humidity, ventilation, fruits and vegetables, storage, air, equation,
parameter, stack.
Для проведения аналитических исследований по определению закономерностей формирования температурных полей представим штабель из контейнеров с плодоовощной продукцией как крупнозернистое тело с равномерно распределенными по объему источниками
тепловыделений qv, имеющими форму параллелепипеда. Размеры боковых граней приняты
равными 2 х, 2 у, 2 z (рис. 1). Предварительно в результате натурных и экспериментальных
Рис. 1. Схема к расчету температурного поля штабеля из контейнеров
с плодоовощной продукцией
39
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
исследований системы активной вентиляции (рис. 2) был установлен достаточно равномерный характер распределения температурных полей в штабеле плодоовощной продукции и
малый диапазон допустимых колебаний температур хранения [1]. Последнее позволяет пренебречь изменениями теплофизических свойств воздуха и плодоовощной продукции от температуры. Погрешность от осреднения не превышает 2-5%. Протекание теплового процесса в любой выбранной точке твердого тела в установленный момент времени описывается
дифференциальным уравнением.
Уравнение теплопроводности Фурье для параллелепипеда, состоящего из изотропного
материала с равномерно распределенным источником теплоты qv постоянной мощности и
теплофизическими параметрами , Сv, имеет следующий вид:
dt
d 2t
d 2t
d 2t
(1)
CT T
qv ,
d
dx 2
dy 2
dz 2
где t − температура тела в любой точке с координатами (х, у, z)0С в момент , 0С, т.е. t = ( х,
у, z, ); qv − удельная мощность источника тепла (тепло дыхания плодоовощной продукции),
Вт/м3 , определяемый по формуле Гора; τ время, ч.
Рис. 2. Система активной вентиляции в хранилище контейнерного типа:
1 приточная вентиляционная камера; 2 магистральный приточный воздуховод;
3 – приточный воздуховод; 4 вертикальные секционные воздуховоды; 5 приточные отверстия;
6 контейнеры; 7 пол; 8 магистральный вытяжной воздуховод; 9 вытяжной воздуховод;
10 вытяжные отверстия; 11 вытяжной нагнетательный воздуховод; 12 зонт-колпак;
13 вытяжная шахта естественной вентиляции; 14 дефлектор
Контейнер с плодоовощной продукцией (параллелепипед) омывается обработанным
термодинамически вентиляционным воздухом с температурой tв и в начальный момент имеет ту же температуру. В начальный момент в параллелепипеде начинают действовать источники теплоты. Начальные и граничные условия имеют вид:
x
,
при = 0,
t = tв ,
(2)
t/ х = 0, при х = 0, t/ у = 0, при у = 0, t/ z = 0, при z = 0 (из условия симметрии);
dt / dx dvt(t tв ),
(3)
где х = + .
Если коэффициент теплопроводности не зависит от температуры
(t), то температурное поле подчиняется дифференциальному уравнению:
dt
d 2t d 2t d 2t
qv / CT T .
(4)
d
CT T dx 2 dy 2 dz 2
Для решения задачи, заключающейся в определении значений температур в данный
момент, удобно преобразовать вышеприведенные уравнения, введя избыточную температуВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
40
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ру tизб = [t (х, у, z) - tв.о], представляющую собой разность между температурой в точке (х, у,
z) и температурой воздуха в объеме штабеля.
В рассматриваемой модели тепломассопереноса динамика изменения температурных
полей при активном вентилировании подчиняется законам конвективного теплообмена между элементами штабеля и фильтрующим вентиляционным воздухом с учетом испарительного эффекта влагообмена, который входит неотъемлемой составной частью в коэффициент
теплоотдачи vt. При этом направление теплопереноса совпадает с направленным движением воздуха. Процесс рассматривается как одномерный за счет:
равномерного по площади хранилищ расположения воздухораздающих каналов;
свободного доступа в них вентиляционного воздуха при схеме движения последнего
«снизу вверх»;
термо- и гидроизоляции наружных стен;
нагревания воздуха биологическими тепловыделениями и удаления его в верхнюю
зону в цикле естественной конвекции.
Результаты натурных и экспериментальных исследований позволили установить, что
при активном вентилировании в объеме картофелехранилища в период основного хранения
на всех поверхностях штабеля (параллепипеда) температура имеет одинаковые значения и
равна температуре воздуха tв.о. Выявлено, что температура воздуха и температура продукции
в локальных зонах практически разнятся на величину, численные значения которой не превышают десятых долей градуса. Поэтому можно предположить, что теплопроводность штабеля не зависит от температуры.
Тогда при стационарном режиме дифференциальное уравнение теплопроводности принимает вид:
d2
d2
d2
qv
0,
(5)
2
2
2
dx
dy
dz
шт
Пусть на поверхностях тела теплоотдача определяется граничными условиями 1 рода:
v t ( x, y, z ) tво;
v( 2 x , y, z )
v ( x, 2 y , z )
v( x, y,2 z )
0;
(6)
v(0, y, z ) v( x,0, z ) v( x, y,0) 0,
где 0 x 2 x, 0 y 2 y, 0 z 2 z.
Для определения распределения температуры в теле необходимо проинтегрировать
трехмерное дифференциальное уравнение в призматической области. Решение этой задачи
может быть сведено к определению специальной функции, удовлетворяющей не трехмерному, а двухмерному волновому уравнению. При этом выражение qv / шт известно и переносится в правую часть.
Математическое обоснование метода решения дифференциального уравнения и удовлетворение граничным условиям (6) приведены в работе [2].
Продифференцировав (5) по координате х, у, z и подставив в общее решение известное
отношение qv/ шт, получим формулу температурного поля в теле параллелепипеда:
v [t ( x, y, z ) t x ] 0,66
x шт ;
sin( 2n 1) x sin( 2m 1) y
2 x
2 y
[1 ( z z ) / z ].
(7)
2
n 1
m 1
2
2
(2n 1)
(2m 1)
2 z
(2n 1)( 2m 1)
2 x
2 y
Значение температуры в центре параллелепипеда определяется путем подстановки в
уравнение (7) значения х = х; у = у и z = z:
tц = tв.о + 0,66·qv · z2 / шт ·
41
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
(1 1 / ch){[( 2n 1) / 2 x ] [( 2m 1) / 2 y ]}( 1,5) n
n 1
m 2
(1,6 z ) 2
(2n 1)( 2m 1){[( 2n 1) / 1 x ]2 [( 2m 1) / 2 y ]2 }
m 1
(8)
.
При воздухораспределении в верхнюю зону по схеме «сверху вниз» (одна из применяемых систем вентилирования) изменение температуры воздуха по высоте хранилища подчиняется линейному закону:
tпр ( z) tпр (0) bz,
(9)
коэффициент неравномерности температурных полей на высоте штабеля, 0С/м.
Анализ результатов натурных исследований показал, что увеличение температуры воздуха в основном периоде хранения составляет 0,6-1,2 0С на каждый метр высоты. Так, при
= 0,3 относительная температура tx = (tz tпр) / (tсм tпр) уже на высоте z =0,50 м равна
0,023. Последнее в большей степени сказывается на формировании температурного поля в
штабеле, что, в свою очередь, отражается на сохранности плодоовощной продукции.
При равномерном распределении источника теплоты с постоянной мощностью qv поле
температур подчиняется дифференциальному уравнению (5).
Для рассматриваемого случая начальные и граничные условия имеют вид:
где b
(0, y, z )
( x, y,0);
( x, y,2 z) b2 z ;
(2 x , y, z )
( x, 2 y , z )
( x, 2 y , 2 z )
(10)
bz.
Проинтегрировав и проведя преобразования по методике, изложенной выше, получаем
следующее решение уравнения (5):
t ( x, y, z ) t BH
при С=
b z 0,66 qv
2
z
/
шт.
С 1
ch{[( 2n 1) / 2 x ] [( 2m 1) / 2 y ]}(
sin( 2n 1) y / 2
n 1
m 1
ch{[( 2n 1) / 2 x ] [( 2m 1) / 2 y ]}
sin( 2m 1) x / 2
y
2
(2n 1)( 2m 1){[( 2n 1) / 2 x ]
x
[( 2m 1) / 2 y ]2 }(2
z
/ )2
z)
z
,
(11)
z
.
Зная температуры в любой точке с координатами х, у, z и у основания штабеля, можно
определить значение избыточной температуры tизб.
На рисунке 3 представлены результаты расчета избыточной температуры вентиляционного воздуха в массе картофеля по высоте контейнера, находящегося во 2-м ряду, определенной экспериментально, при натурных исследованиях (зависимость 1) и полученных выражениях 12. Погрешность между теоретическими и экспериментальными значениями избыточной температуры не превышает 50С. Подставив в уравнение (11) значения х = x , у = у,
z = z, получим формулу для определения температуры в центре плодоовощной продукции
штабеля (параллелепипеда):
tц = (tвн + b z ) + 0,66 qv · z2/ шт ·
( 1,5)m n 2[1 1 / ch{[ 2n 1] / 2
n 1
m 1
x
[( 2m 1) / 2 y ]} z ]( / 2 z )2
(2m 1)( 2n 1){[( 2n 1) / 2 x ]2 [( 2m 1) / 2 y ]2}
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
42
.
(12)
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
1
Рис. 3. Изменение избыточной температуры вентиляционного воздуха
в массе плодоовощной продукции (картофеля) по высоте контейнера:
экспериментальные данные; 2 значения температуры, полученной по выражению 12
В результате экспериментальных исследований установлено, что изменение температуры приточного воздуха tпр оказывает влияние на формирование температурных полей в
штабеле с плодоовощной продукцией. Период охлаждения заканчивается установлением в
основной массе штабеля линейно нарастающего профиля температуры. При длительном
хранении плодоовощной продукции изменение температурных полей носит постоянный характер в связи с наличием в картофелехранилищах системы вентиляции, обеспечивающей
распределение вентиляционного приточного воздуха непосредственно в межконтейнерном
пространстве и в массе продукции.
Библиография
1. Калашников М.П., Ванчиков А.В. Современные технологии хранения плодоовощной продукции при контейнерном способе // сб. науч. тр. Серия: Технические науки. Вып. 17. Улан-Удэ:
Изд-во ВСГУТУ, 2013. – С. 41 49.
2. Гринберг Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. – М.; Л., 1948. 241 с.
Bibliography
1. Kalashnikov M.P., Vanchikov A.V. Modern technologies of fruit and vegetable container storage
technique: A collection of engineering papers. Series: Engineering. Issue 17. Ulan-Ude: ESSUTM Press,
2013. P. 41 49.
2. Grinberg G.A. Selected problems of mathematical theory of electric and magnetic phenomena.
M.; L., 1948. 241 p.
43
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Г.Ф. Ханхасаев, д-р техн. наук, проф.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
С.Н. Шуханов, д-р техн. наук, доц., e-mail: [email protected]
Т.А. Алтухова, канд. техн. наук, доц.
Ц.В. Цэдашиев, аспирант
Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск
УДК 631.354
АЭРОДИНАМИКА РАБОЧЕЙ КАМЕРЫ ВИХРЕВОГО ОХЛАДИТЕЛЯ ЗЕРНА
Даны результаты исследований по изучению аэродинамики различных вихревых аппаратов и
циклонных камер. Представлено видение авторов этого вопроса, подтвержденное экспериментальными данными. Приводится обоснование диаметра выпускного патрубка вихревого охладителя зерна.
Ключевые слова: вихревой охладитель зерна, аэродинамика, рабочая камера, теплообмен.
G.F. Khankhasaev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
S.N. Shukhanov, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
T.A. Altukhova, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
Ts.V. Tsedashiev, P.G.
AERODYNAMICS OF THE WORKING CHAMBER OF GRAIN VORTEX COOLER
The article reveals analysis of studies on the aerodynamics of various devices and vortex cyclone
chambers. It presents our vision of the issue, confirmed by experimental data. The substantiation of the diameter of the discharge tube of grain Vortex cooler is given.
Key words: grain vortex cooler, aerodynamics, working chamber, heat transfer.
Эффективное охлаждение просушенного зерна является основным показателем качества работы зерносушилок. Применяемые охладительные устройства не отвечают современным требованиям.
Не в полной мере изучены процессы теплообмена при охлаждении зерна, в частности,
при работе вихревого охладителя. При разработке и обосновании параметров охлаждающего
устройства важно знать аэродинамику рабочей камеры.
Изучение аэродинамики различных вихревых аппаратов и циклонных камер, проведенное ранее другими исследователями [1, 2], показало, что значение тангенциальной составляющей абсолютной скорости закрученных потоков на порядок больше, чем осевой и
радиальной. Причем она оказывает решающее влияние на ход теплового процесса, происходящего в таких аппаратах, по сравнению с остальными составляющими. Воздействие последних на данный процесс ничтожно мало, к тому же их еще очень трудно учесть, и поэтому многие авторы не учитывали их при исследовании аэродинамики закрученных воздушных потоков.
Поэтому авторами было изучено распределение только тангенциальной составляющей
абсолютной скорости закрученного потока в рабочей камере охладителя, схема и описание
которой приведены в литературе [5] .
Целью исследования аэродинамики установки является определение характера распределения абсолютной скорости закрученного потока в рабочей камере при холостом и рабочем режимах ее работы.
В общем случае поле скоростей закрученного потока определяется тремя компонентами вектора скорости – тангенциальной, осевой и радиальной νt,, νo, νr, в некоторой криволинейной системе координат. Изучение этих составляющих в вихревых установках, проведенное учеными [3, 4], показало, что значение тангенциальной составляющей примерно на порядок выше, чем значения осевой и радиальной. Значения последних настолько малы, что их
влиянием на процесс теплообмена можно пренебречь. Известно, что наибольшее воздейстВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
44
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
вие на теплообменный процесс в закрученных воздушных потоках оказывает тангенциальная составляющая абсолютной скорости потока. Поэтому для изучения аэродинамики рабочей камеры экспериментальной установки исследовался характер распределения тангенциальной составляющей данной скорости. Значение тангенциальной составляющей определялось по среднему динамическому давлению
2 H дин
,
(1)
ср
плотность воздуха кг/м3.
Средняя величина динамического давления измерялась микроманометром ММН. Значение его определялось из следующей зависимости:
(2)
H дин k l Δ,
где l длина шкалы наклонной трубки микроманометра, отсчитываемого при замерах, мм; k
коэффициент прибора, который нанесен на скобе прибора;
поправочный коэффициент
на атмосферные условия.
Для проведения замеров пневмометрической трубкой микроманометра ММН динамического давления закрученного воздушного потока, вращающегося в рабочей камере установки, были просверлены пять отверстий с диаметром 10 мм на наружной стенке камеры на
различной глубине ее крышки на расстоянии 150, 300, 600, 900 и 1200 мм.
Исследования аэродинамики были проведены в следующей последовательности:
подготовка прибора; настройка показаний шкалы микроманометра на нуль;
пуск установки на холостом ходу (без подачи зерна);
проведение замеров микроманометром средних динамических давлений закрученного потока через каждые 50 мм в глубь камеры и поочередно на всех ее уровнях (150, 300,
600, 900 и 1200 мм); конец пневмометрической трубки должен быть направлен строго навстречу вращению закрученного потока;
подача зерна в рабочую камеру (рабочий ход);
повторение замеров прибором в такой же последовательности, что и при холостом
ходе;
установка другого диаметра выпускного патрубка и повторение замеров вначале при
холостом, а затем при рабочем режиме работы установки;
остановка установки;
обработка результатов опытов и оформление их в виде графических зависимостей.
Результаты экспериментальных исследований представлены на рисунке 1.
При анализе опытных данных в рабочей камере вихревого охладителя были выявлены
четыре условных зоны.
1. Ввода нагретого материала. При холостом режиме работы камеры (без нагрузки)
максимальное значение тангенциальной составляющей наблюдается вблизи стенки камеры,
а при рабочем режиме (подача зерна 5 т/ч) возле стенки выпускного патрубка. Эта зона
расположена в верхней части рабочей камеры и занимает пространство от крышки до 200 мм
в глубину камеры.
2. Ввода охлаждающего воздуха. Максимальные значения данной составляющей располагаются при рабочем и холостом режимах наоборот, чем в первой зоне. Вторая зона находится ниже первой от 200 до 500 мм в глубь камеры.
3. Интенсивного теплообмена. Наибольшие значения ее зарегистрированы в основном
в середине камеры при холостом и рабочем режимах работы охладителя. Эта зона расположена в середине рабочей камеры на расстоянии от 500 до 800 мм.
4. Вывода отработавшего воздуха и охлажденного материала. В этой зоне замечены
самые максимальные значения тангенциальной составляющей, они расположены у стенки
выпускного патрубка при обоих режимах работы охладителя. Эта зона находится в нижней
части камеры и занимает пространство от 800 до 1500 мм.
где
45
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
h=0,15 м; ◦ - h=0,3 м; º- h=0,6 м;
h= 0,9 м;
h=1,2 м; --------холостой режим
рабочий режим;
Рис. 1. Аэродинамика рабочей камеры при различных диаметрах выпускного патрубка
Среднее значение данной составляющей в целом по всей камере при рабочем режиме
работы снизилось на 3 м/с, а динамическое давление соответственно уменьшилось на 40 Па
(рис. 2). Такое снижение вызвано затратой кинетической энергии потока воздуха на транспортировку обрабатываемого материала.
Рис. 2. Изменение аэродинамических характеристик камер при различных диаметрах патрубка:
1 макс. значения тангенц. составляющей в камере; 2 то же в патрубке; 3 ср. значения данной
составляющей при холостом режиме; 4 то же на рабочем режиме; 5 уд. подача наружного воздуха
(.. . кг/кг ч); 6 скорость воздуха на выходе из выпускного патрубка;
7 унос полноценного зерна (В, %)
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
46
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Как видно из рисунка 2, при выпускном патрубке диаметром 600 мм и при неизменном
наружном диаметре рабочей камеры 1000 мм не наблюдается унос полноценного зерна в отходы и удельная подача охлаждающего воздуха, равная 11,48 кг/кг ч, очень близка к оптимальному значению.
Следовательно, данное значение диаметра можно считать наиболее обоснованным.
Библиография
1. Горбис З.Р. Теплообмен и гидродинамика дисперсных сквозных потоков. – М.: Энергетика,
423 с.
2. Леонтьев А.И. О влиянии концентрации твердой фазы на движение газа в вихревой камере //
Теплоэнергетика. 1962. № 5. С. 25 28.
3. Миклин Ю.А. Исследование гидродинамики и процесса сушки в закрученном потоке: автореф. дис. … канд. техн. наук. Л., 1969. 19 с.
4. Николаев Г.И. Исследование гидродинамики и теплообмена в аппаратах закрученного потока: автореф. дис. … канд. техн. наук. Л., 1974. 21 с.
5. Ханхасаев Г.Ф., Шуханов С.Н., Алтухова Т.А. Определение критериальной зависимости процесса теплоотдачи при охлаждении зерна устройством вихревого типа // Вестник ВСГУТУ. 2013.
№ 5 (44). С. 65
.
Bibliography
1970.
1. Gorbis Z.R. Heat transfer and fluid dynamics of dispersed through-flow.
M.: Energiya, 1970.
423 p.
2. Leontiev A.I. The effect of the concentration of solids in the gas flow in the vortex chamber //
Teploenergetika. 1962. N 5. P. 25 28.
3. Miklin Yu.A. The study of hydrodynamics and drying process in the swirling flow: Author’s abstract
of Diss. … Cand. Sc. Engineering. L., 1969. 19 p.
4. Nikolaev G.I. The study of hydrodynamics and heat transfer in swirling flow devices: Author’s abstract of Diss. … Cand. Sc. Engineering. L., 1974. – 21 p.
5. Khankhasaev G.F., Shukhanov S.N., Altukhova T.A. Determination of the criteria dependence of the
heat transfer process during grain cooling in a vortex cooler device // ESSUTM Bulletin. 2013. N 5 (44).
P. 65 67.
47
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
С.С. Ямпилов, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Г.Ж. Хандакова, канд. техн. наук, доц.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 631.362.633.1
АЛГОРИТМ ПОИСКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
ПРОЦЕССОВ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА
В статье описан алгоритм поиска технических решений процессов послеуборочной обработки
зерна. Представлен процесс создания перспективных технологий и технических средств очистки и
сортирования зерновых материалов, состоящий из двух этапов.
Ключевые слова: зерновой материал, послеуборочная обработка зерна, алгоритм поиска, перспективные технические решения, очистка зернового материала, сепарирование, матрица соответствий.
S.S. Yampilov, Dr. Sc. Engineering, Prof.
G.Zh. Khandakova, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
TECHNICAL SOLUTION ALGORITHM
FOR POST-HARVEST GRAIN PROCESSING
This paper describes an algorithm of technical solutions for post-harvest grain processing. It shows
the process of promising technologies and means of grain material clearing and grading, consisting of two
stages.
Key words: grain material, post-harvest grain processing, algorithm of search, advanced technical
solutions, grain material cleaning, separation, compliance matrix.
Энергетический расчет показывает, что от качества послеуборочной обработки в значительной степени зависит эффективность 80 95 % общей энергии, необходимой для производства зерна. Поэтому создание ресурсо- и энергосберегающих технологий послеуборочной
обработки зерновых материалов осуществляли не только по критериям минимизации энергетических параметров самих технологий послеуборочной обработки, но и по критериям
минимизации энергозатрат как замкнутого цикла зернопроизводства.
Возрастание сложности проблемы разработки высокоэффективных машинных технологий и технических средств послеуборочной обработки обусловлено необходимостью выполнения комплекса все ужесточающихся в настоящее время требований по обеспечению
максимальной сохранности зернового материала и высокого качества посевного материала
при минимальных затратах энергии и средств на обработку.
Одним из эффективных способов повышения технического уровня машин и технологий является совершенствование методов проектирования, когда возможно всестороннее
рассмотрение требований к конструкции и технологии и может быть учтено большое количество чисто противоречивых требований. Так, к каждой зерносемяочистительной машине
выдвигаются требования минимальных потерь семян в отходы и минимального травмирования материала при максимальном выделении примесей. Главное же при разработке машин
выбор таких их признаков, которые наилучшим образом реализуют агробиологические и
технологические требования [1, 2].
Признаками создаваемых новых технических решений могут служить характеристики
качественных и количественных его свойств. Количественные характеристики представляют
собой параметры машин и технологий. Технические решения характеризуются определенным множеством признаков, отражающих их свойства на всех этапах периода эксплуатации.
Основными подмножествами признаков являются показатели назначения, категории качества, показатели технологичности, уровень унификации и стандартизации, показатели эстетичности, эргономичности, экологичности, характеристики конкурентоспособности, условий
эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, показатели экономичности.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
48
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Процесс создания перспективных технологий и технических средств очистки и сортирования зерновых материалов, а также других машинных технологий Rs состоит из двух этапов:
Rs=R1+R2.
(1)
Первый этап R1 разработка новых способов сепарации, лежащих в основе технологий
(общих), включающих несколько отдельных процессов, а также создание способов сепарации для реализации отдельных (составляющих основную технологию) технологических
процессов рабочих органов.
Второй этап R2 проектирование и производство, т.е. воплощение разработанных технических решений в машинные линии.
Оба этапа являются взаимосвязанными и предопределяют уровень разрабатываемых
машин и технологий. Причем эффективные машинные технологии могут быть созданы
только при единственном условии, что решения каждого из этапов, а также их совокупности
будут оптимальными по разрабатываемым критериям. Неудачное решение на любом из этапов однозначно исключает возможность появления эффективного технического решения.
Необходимо отметить, что даже появление эвристических решений на каждом из этапов, но
несовместимых или недостаточно совместимых также исключает создание перспективных
машинных технологий.
В настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом практически отсутствуют алгоритмы создания технических решений, необходимых для реализации последующих поколений машинных технологий. Одна из главных причин такого положения заключается в том,
что каждое последующее рождающееся техническое решение в большинстве случаев основывается на других появляющихся в то же самое время решениях. То есть количество создаваемых технических решений переходит в бесконечность. В какой-то степени эта бесконечность прогнозируется при помощи различных моделей, эффективность которых, как правило, является недостаточной для проектировщиков и производителей.
Поиск и разработку технологий и технических средств для очистки и сортирования
зерновых материалов осуществляли путем поэтапного или концептуального [4, 5] описания
(распознавания) разрабатываемых технологий и машин для их реализации:
OT1={A, P}.
(2)
Математические модели способов сепарации и устройств для их реализации при таком
описании включают множество целей А (качество сепарации, потери семян) и множество
признаков Р (энергоемкость процессов сепарации, стоимость обработки), характеризующих
объект в целом на всех этапах его жизненного цикла.
Целевое описание А содержит множество целей, которым должно удовлетворять создаваемое новое техническое решение:
OT2=A={a1, a2, …, an}.
(3)
Функционирование технического решения оценивали математическими моделями,
включающими множество признаков Р, характеризующих взаимодействие машин и технологий с обрабатываемым материалом, а также зависимостями признаков Р от смены состояний Н объекта (переход на другую культуру, включение в линию обработки сушилки или
отделений временного хранения зерна):
OT3={P, H}.
(4)
Структурное описание технологий и технических средств для очистки и сортирования
зерна определяли через математические модели, включающие элементы, составляющие
сущность способа (последовательность подачи материала на различные сепарирующие рабочие органы) или устройства Е (питатель-дозатор, сепарирующий рабочий орган, приемники продуктов разделения), признаки Р, характеризующие устройства и способы сепарации на
всех этапах жизненного цикла, различные варианты технологий сепарирования Q, которые
могут быть реализованы создаваемыми сепараторами:
OT4={E, P, Q}.
(5)
49
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Параметрическое описание машин и технологий представляли через множество технологических и конструктивных параметров pi:
OT5={ 1, 2, …, n}.
(6)
Процесс создания перспективных зерносемяочистительных машин, как переход от одного описания технического решения к другому, реализован следующим образом:
R1 OT1 OT2 OT3 ... OTn .
(7)
Обоснование оптимального варианта технологий определяли путем отражения на множестве критериев среза произведения бинарных отношений: множества критериев и множества признаков, множества признаков и множества технических решений.
Обозначим:
P={p1, p2, …, pn} множество признаков;
X={x1, x2, …, xn} множество разрабатываемых машин;
V={v1, v2, …, vn} множество критериев.
Тогда функция разработки F может быть выражена как
F (  ( A0 ) V ,
(8)
где ,
бинарные отношения между элементами множества соответственно А и Р; Р и X.
При этом φ⊂(А х Р); А о ⊆ А; ψ⊂ (Р х Х).
Установить бинарное отношение φ и ψ означает, что надо указать на те упорядоченные
пары декартового произведения, которые находятся в отношении φ и соответственно ψ 0 .
Бинарные отношения φ (между множествами А и Р) при разработке означают отношение между целями и признаками, а бинарное отношение ψ (между Р и X) между признаками и техническими решениями. Поскольку каждой цели могут соответствовать несколько
признаков, то подмножество рi, с которым аi находится в отношении φ, является срезом через элемент аi.
Если для разработки конкретного технического решения выбрано подмножество А0
множества целей А, можно найти срез через А0 [3, 4]:
( A0 ) ( pVa)[ a A0 (a, p)
].
(9)
Аналогично
( A0 ) ( xVp)[ p P0 ( p, x)
],
(10)
где ψ(Ао) срез множества Р по подмножеству Р0 .

(( a, x)Vp)[ a, p )
( p, x )
].
(11)
Произведение бинарных отношений представляет собой множество упорядоченных
пар (а, х), для которых существует элемент р множества Р, с которым а находится в отношении φ, а сам он вступает в отношение ψ с элементом х.
Срез произведения по подмножеству А0 выражается следующим образом [6]:
 ( A0 ) (( a, x)Vp)[( a, p)
( p, x )
a A0 .
(12)
Отображение среза произведения бинарных отношений на множество оценок означает
функцию, определенную на множестве φ◦ψ(А0) и принимающую значение на множестве V.
Каждый элемент множества V при этом представлял собой в общем случае п-мерный вектор,
компонентами которого являются стоимостные характеристики, характеристики полезности
и др.
Выражение (8) использовали как целевую функцию разработки технического решения,
которую в результате выполнения определимых операций оптимизировали:
( F ( 0  ( A0 )) V
opt.
(13)
Бинарные отношения между агротехнологическими требованиями и признаками создаваемых технологий и машин для очистки и сортирования зерна можно представить в виде
таблицы, или матрицы, соответствий:
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
50
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
P1P2 ...Pm
Cij
C11C12 ...C1m a1
.
(14)
.................
Cn1Cn 2 ...Cnman
Строки матрицы соответствуют агротехнологическим критериям создаваемых технологий и машин, а столбцы основным признакам. В ячейках на пересечении строк и столбцов проставляют: +1 признак соответствует цели, и для ее достижения показатели должны
быть увеличены; -1 признак отвечает цели и отрицательно влияет на ее достижение, и для
достижения максимальных значений целей показатели должны быть уменьшены; 0 признак не отвечает цели.
На основании целевого описания и матрицы соответствий определяем концептуальное
описание. Оно включает выражение потребности разработки, цели в ранжированной последовательности и признаки, соответствующие основным целям:
OT2 {a0 [a1 (( P) | (a1 , P)
), a2 (( P) | (a2 , P)
),..., an (( P) | (an , P)
]}.
(15)
Формула [6] сложного высказывания, определяющая потребность в разработке нового
технического решения, имеет вид:
Y=Y1 ^ Y3 ^ Y4 ^ (Y5 ^ Y2),
(16)
где Y1, Y2 наличие технологий очистки и сортирования и технических средств для их реализации в нашей стране и за рубежом; Y3 можно отказаться от создаваемого решения; Y4
получение народнохозяйственного эффекта от применения нового объекта; Y5 можно приобрести создаваемые решения за рубежом.
Область определения функции (16) следующая: Y=(0,1), где 0 разрабатывать не нужно; 1 разрабатывать надо.
После составления концептуального описания объекта технического решения переходим к функциональному описанию, которое включает функциональные элементы, представляющие собой конечное множество деталей, узлов, комплектов, предназначенное для выполнения определенной функции, а также признаки объекта технического решения. Функциональные элементы вступают во взаимосвязь, обеспечивая единство технической системы. Графическое отображение функциональных элементов в виде вершин и связей между
ними в виде ребер составляют граф G=L{Е,V}, где Е множество функциональных элементов (вершин); V
множество связей (ребер). В сельскохозяйственных машинах связи в
большинстве случаев указывают лишь соподчиненность функциональных элементов, находящихся на разных иерархических уровнях, и все функциональные элементы представляют
собой непересекающиеся множества входящих в них технологий или машин, поэтому граф
приобретает форму дерева. При объединении технических решений в одно общее дерево
следует следить за совместимостью функциональных элементов и их признаков. Под совместимостью понимается такая общность элементов и их признаков, которая обеспечивает
возможность их взаимодействия. Расширение множества технических решений, относящихся к технологии или машине в целом, осуществляют по отдельным ее элементам с использованием информации из различных источников, включая авторские свидетельства и патенты.
Расширение множества технических решений позволяет выявить на нем технические решения, обладающие патентной новизной. Однако само дерево несет информацию лишь о
структуре технических решений и об их конструктивных признаках. Этого недостаточно для
выбора вариантов, отвечающих другим элементам множества признаков из концептуального
описания. Поэтому дерево нужно дополнить средствами формального отражения отношений
на множествах технических решений и их функций и признаков.
Воспользуемся для этого матрицей соответствий, строки которой соответствуют функциональным элементам, а столбцы признакам из полного их множества. Матрица определена на множестве значений: 1...k, 0, -1, ..., -m , где k, m количество функциональных элементов, соответственно улучшающих и ухудшающих соответствующие признаки. При этом
51
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
k и m являются величинами рангов, т.е. степенью влияния функциональных элементов на
признаки.
Выбор технических решений осуществляют, используя дерево технических решений,
на основании которого выбирают несколько вариантов разрабатываемой машины с учетом
концептуального и функционального описаний. Главное условие выбора технического решения
максимум суммы значений (которые определяются из матрицы соответствий)
функциональных элементов, из которых состоит техническое решение.
Эффективность алгоритма поиска технических решений определяется в первую очередь мощностью множества (базами данных) существующих технологий и технических решений зерносемяочистительных машин для послеуборочной обработки зерновых материалов.
Результативность второго этапа R2 зависит от технических решений, полученных на
стадии первого этапа R1, однако однозначно не определяется им.
На втором этапе при помощи специально созданной интегрированной компьютерной
системы технологического и технического обеспечения послеуборочной обработки зерна и
подготовки семян определяли оптимальные варианты реализации технических решений, полученных на первом этапе. При этом в автоматизированном режиме определяли оптимальные решения машин и технологий, а также оценивали их технико-экономическую эффективность.
Вывод
Разработан алгоритм поиска технических решений процессов послеуборочной обработки зерна, который состоит из двух этапов: разработка новых способов сепарации; проектирование и производство (воплощение разработанных технических решений в машинные
линии). Эффективность алгоритма поиска технических решений определяется в первую очередь множеством баз данных существующих технологий и технических средств послеуборочной обработки зерна.
Библиография
1. Альтерман А.В. Совершенствование техники и технологии сепарирования зерна и зернопродуктов // Тр. ВНИИЗ. – М., 1979. Вып. 91. – С. 3 16.
2. Анискин В.И., Дринча В.М. Методологические основы изыскания инженерных решений машинных сельскохозяйственных процессов // НТБ ВИМ. – М., 1994. № 89. – С. 3 7.
3. Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. – Л.: Машиностроение.
Ленинградское отделение, 1989. – 244 с.
4. Дворянкин А.М., Половинкин А.И., Соболев А.Н. Методы синтеза технических решений.
М.: Наука, 1977. – 188 с.
5. Жук Д.К. Построение современных систем автоматизированного проектирования. – Киев:
Наукова думка, 1983. – 205 с.
6. Пензов Ю.Е. Элементы математической логики и теории множеств. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1968. – 986 с.
Bibliography
1. Alterman A.V. Improved techniques and technologies of grain and grain products separation // AllRussian Scientific Research Institute of grain and products of its processing Proceedings. M., 1979. Issue 91. P. 3 16.
2. Aniskin V.I., Drincha V.M. Methodological bases of engineering solutions research for machined
agricultural processes // NTB VIM. M., 1994. N 89. P. 3 7.
3. Bykov V.P. Methodical maintenance of CAD systems in mechanical engineering. – L.: Mechanical
Engineering. Leningrad Department, 1989. – 244 p.
4. Dvoryankin A.M., Polovinkin A.I., Sobolev A.N. Methods for the technical solutions synthesis. М.:
Nauka, 1977. – 188 p.
5. Zhuk D.K. Construction of modern computer-aided design. Kiev: Naukova Dumka, 1983.
205 p.
6. Penzov Yu.E. Elements of mathematical logics and set theory. Saratov: Saratov State University
Press, 1968. 986 p.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
52
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Е.В. Сторчун, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Львовский университет «Львовская политехника», Украина, г. Львов
В.В. Бороноев, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Институт физического материаловедения СО РАН, г. Улан-Удэ
УДК 519.65
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ
ПУЛЬСОВЫХ СИГНАЛОВ ЛУЧЕВЫХ АРТЕРИЙ
Статья посвящена исследованию процесса формирования пиковых значений пульсовых сигналов лучевых артерий человека в приближении эквивалентного плоского перемещения структурных
элементов биообъекта. Экспериментальные результаты получены с использованием устройства,
состоящего из пьезоэлектрического преобразователя пульсового сигнала и тензорезистивного датчика силы прижима к зонам регистрации. Диаметр пелота устройства составлял (8±0,1) мм. Результаты анализа показали, что в диапазоне прижима к поверхности зоны до 2 Н длина участков
артерий, формирующих пульсовые сигналы, не превышала 11 мм, что находится в пределах размеров зон, принятых в восточной медицине, и дает основание полагать отсутствие взаимного влияния
пульсовых колебаний разных зон лучевых артерий при синхронной регистрации сигналов.
Ключевые слова: датчики пульса, лучевая артерия, пульсовый сигнал.
Е.V. Storchun, Dr. Sc. Engineering, Prof.
V.V. Boronoev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
THE STUDY OF THE PULSE SIGNALS FORMATION
OF THE RADIAL ARTERY
The article investigates the process of formation of peak pulse signal of the human radial artery in the
approximation to the equivalent flat movement of structural elements of a biological object. Experimental
results are obtained using a device with a piezoelectric transducer of pulse signal and tensoresistive sensor
of pressing force to the areas of registration. The pelot device’s diameter was (8 ± 0,1) mm. Analysis result
showed that in the range of a clip to the surface area up to 2 H the length of the sections of the arteries,
forming a pulse signal does not exceed 11 mm, which is within the zones dimensions adopted in the oriental
medicine, and suggests the absence of mutual influence of pulse fluctuations of different zones of the radial
artery at synchronous signal detection.
Key words: pulse sensors, radial artery, pulse signal.
Эффективность диагностики функционального состояния биологических объектов, отличающихся сложностью связей и многомерностью состояний, существенно повышается
при условии синхронной регистрации и анализе различных биофизических сигналов. Среди
последних важное место занимают пульсовые колебания артериального давления крови, на
которые ориентирована пульсовая диагностика. В последнее время большое внимание уделяется развитию методологии пульсовой диагностики по канонам восточной медицины, основанной на синхронной регистрации и анализе пульсовых колебаний в трех зонах дистальных отделах лучевых артерий человека [1]. Для этих целей был предложен ряд конструкций
устройств, совмещающих первичные преобразователи сигналов. Явление взаимного влияния
каналов через общие элементы устройств исследовалось в работе [2], однако плотность расположения преобразователей вдоль артерий создает неопределенность в оценках возможного взаимного влияния пульсовых колебаний разных зон через структуры биообъекта. Исследование этой проблемы предусматривает моделирование процесса формирования сигналов в
биотехнической системе пульсометрии.
53
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Исследование проводилось для случая регистрации силы, развиваемой пульсовыми колебаниями лучевой артерии на поверхности тела человека, на основе модели, представленной на рисунке 1 [3].
Поверхность
тела
F0 (t)
Z
Z
Z
1
2
d
Z0
Рис. 1. Модель биотехнической системы пульсометрии: F0 ( t ) сила,
создаваемая пульсовыми колебаниями давления крови в артерии;
Z0, Z1, Z2, Zd механические импедансы артериальной стенки, мягких тканей,
окружающих артерию, и преобразователя соответственно
В процессе исследования была принята гипотеза, что часть силы FР прижима преобразователя к зоне регистрации сигнала, воспринимаемая элементами модели (рис. 1), равна
FP и остается постоянной при различных прижимах датчика.
В процессе моделирования было также принято Z 2 >> Z 1 , что приводит к несимметрии
пульсовых колебаний артерии относительно ее положения в конце диастолы.
Целью работы было моделирование пиковых значений силы Fd на входе преобразователя, которые определяются низкочастотными составляющими спектра пульсовых колебаний. Принимая во внимание диапазон частот спектра сигналов [4, 5], а также механические
свойства артерий [6] мягких тканей [7], в модели учитывали только упругие составляющие
механических импедансов элементов.
Пульсовые колебания артерий моделировались эквивалентным плоским (поршневым)
перемещением стенки:
r V,
x
V
V
где r – радиус артерии;
относительное пульсовое изменение объема артерии.
V
Жесткость участка артерии K0 определялась по упругой характеристике, полученной
путем усреднения кривых 2 и 3 [8] (рис. 2).
0,8
ΔV/V0
0,6
0,4
0,2
0
Р, ммHg
0
50
100
150
200
Рис. 2. Упругие характеристики артерий: ΔV,V0 – изменения и начальный объем артерии;
P – трансмуральное давление
Значение К0 для заданного пульсового давления (в линейном приближении) определялось соотношениями [9]:
P
, D b2 b1 , b2 Vs V0 , b1 Vd V0 ,
K0 2
L
D
V0
V0
1 b1
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
54
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
где V0, Vd, Vs – объемы участка артерии, соответствующие начальному Р=0 (см. рис. 2), диастолическому и систолическому значениям артериального давления крови; L – длина участка
артерии; ΔР = Ps - Pd ; Ps , Pd – систолическое и диастолическое значения артериального давления крови.
В традициях восточной медицины пульсовый сигнал анализируется при различном
внешнем надавливании, что изменяет характеристики биообъекта в зонах регистрации. В частности, изменения жесткости участка артерии моделировались зависимостью
K0 a b( Fd
FP ) c( Fd
FP )2 ,
Fd d1 L Pd ,
где a ,b, c – коэффициенты аппроксимирующего значения К0 полинома, рассчитанные по упругим характеристикам артерий (см. рис. 2); Fd, FP – сила растяжения участка артерии и
прижима преобразователя к поверхности зоны регистрации пульсового сигнала, соответственно; d1, L0 – диастолический диаметр и длина участка артерии; η – часть FP, действующая
на К0 и К1 (см. рис. 1), а изменяющаяся длина участка артерии L – L=L0(1+s·FP); s – параметр,
характеризующий изменение L в зависимости от FP.
Учитывая нелинейный характер упругих характеристик артерий, аппроксимацию значений проводили для расчетных величин К0, полученных с шагом прироста трансмурального
давления 10 мм Hg.
FP , где К10 – жесткость
Величина К1 определялась зависимостью K1 K10
элемента модели при FP = 0; β – коэффициент, характеризующий увеличение жесткости с
ростом FP [10].
Входной сигнал датчика, с учетом принятых допущений, определялся соотношением
(см. рис. 1)
K1Kd
;
F (F
F )
d
F01
01
L ( ds( Fd
02
K1K d
Fp ) Ps
K0 ( K1 K d )
dd( Fd
Fp ) Pd ) ;
K0 K1
Fp ) ,
d ( Fd
K0 2 K1
где dd, ds диаметры артерии, соответствующие диастолическому Pd и систолическому Ps
значениям артериального давления крови, L длина участка артерии, формирующего пульсовый сигнал, δd пульсовые изменения диаметра артерии.
Зависимости dd( Fd
Fp ) , ds( Fd
Fp ) и d ( Fd
Fp ) рассчитывались для каждого обF02
1
следуемого в зависимости от измеренных показателей артериального давления крови, изменяющихся в процессе имитационного моделирования диаметра артерии, упругой характеристики артерии и аппроксимировались полиномами третьего порядка.
Параметры модели η и β определялись методом итераций по двум значениям Fd1 и Fd2,
соответствующим начальным величинам FP1, FP2. Для значения Fd1 (~ 43·10-5 Н) в предположении FP=0 и принятом начальном значении η определялась величина β по формуле:
K10
F K d Fd 1 ( K d K 01 ) Fd 1 K d K 01 ,
Fp1 Fd 1 ( K d K 01 ) F K d
где F Fs Fd , Fs d 2 L0 Ps ; d2, Ps – систолические значения диаметра артерии и давления крови; К01= К0 (1), параметр К10, по ранее полученным результатам, составлял
(40 70) Н/м в зависимости от зоны регистрации пульсового сигнала.
Для FP2 рассчитывались значения Ko (1), K1 (3), dd, ds, δd и величина Fd (2). Процедура
итераций (параметр η) продолжалась до равенства расчетного Fd и экспериментального Fd2
значений.
В процессе имитационного моделирования диаметр артерии изменялся в диапазоне
значений (1,8–3,0)·10-3 м [11 14].
Экспериментальные исследования проводились с помощью устройства с последовательно (механически) соединенными преобразователями пьезоэлектрического (Fd) и тензо55
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
резистивного (FР) типов. Погрешность калибровки каналов не превышала ±0,2%, а измерения Fd и FР
±0,28%, нелинейность амплитудной характеристики канала измерения FР в
диапазоне (0 3) Н не превышала ±3,2%, а Fd в диапазоне (0–0,196) Н – ±2,9%. Жесткость
тензорезистивного датчика (устройства) составляла (5350±235) Н/м, масса узла пьезоэлектрического преобразователя (23 ±1)·10-3 кг. Динамическая погрешность устройства на частоте 10 Гц не превышала ±1,7%, а 20 Гц – ±6,6% (степень успокоения 0,059). Верхняя граничная частота рабочего диапазона частот устройства составляла (31,6±0,5) Гц (уровень 1,3), постоянная времени электрической стороны пьезоэлектрического датчика была равна (4± 0,2) с
(нижняя граничная частота (0,04±0,002) Гц, уровень 0,7). Диаметр пелота пьезоэлектрического датчика составлял (8 ± 0,1). Показатели артериального давления крови измерялись методом Рива-Роччи-Короткова.
В процессе моделирования диаметр артерии изменялся в указанном выше диапазоне
значений, а величина L0 – (2-8)·10-3 м ввиду индивидуальной неопределенности этих характеристик. Критерием моделирования было минимальное значение среднего квадратического
отклонения расчетных и экспериментальных значений Fd для выбранных упругой характеристики, диаметре и начальной длине участка артерии L0 . Параметр s определялся из условия минимального значения указанного отклонения.
Исследован процесс регистрации пульсовых сигналов в 7 зонах лучевых артерий левой
руки (5 человек обоего пола в возрасте (18-28) лет). Дистальная зона ЦОН (по канонам тибетской медицины) расположена в углублении между дистальным концом лучевой кости и
его диафизом [1], а две другие (КАН, ЧАГ) проксимально, с интервалом ~ 13·10-3 м.
Полученные результаты иллюстрированы данными таблицы для случая мужчины в
возрасте 23 года, показатели артериального давления 120/75 ммHg, пульс 59 мин-1.
Таблица
Значения параметров L0 и s в различных зонах регистрации
пульсовых сигналов лучевых артерий
dd,
мм
1,8
3,0
L01,
мм
5
3
ЦОН
s1,
1/Н
0,18
0,2
L02,
мм
7
6
КАН
s2,
1/Н
0,22
0,215
L03,
мм
5
3
ЧАГ
s3,
1/Н
0,17
0,11
Полученные экспериментальные и расчетные значения Fd для этого случая показаны на
рисунке 3, где значки соответствуют экспериментальным, а линии – расчетным результатам.
Рис. 3. Зависимость экспериментальных и расчетных пиковых значений пульсового сигнала Fd
от прижима датчика силы FР к поверхности зоны регистрации
Максимальное значение FР определялось минимальной положительной величиной К0,
вследствие чего зависело от зоны регистрации сигнала. Экспериментальные значения Fd ,
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
56
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
соответствующие отрицательным величинам К0 , не учитывались. Пульсовые сигналы, при
условии равенства FР, также зависели от зоны регистрации.
Наибольшее отличие экспериментальных и расчетных величин Fd наблюдалось при малых значениях FР, не превышающих 32%.
Модельные оценки длины участков артерии при максимальных значениях FР, пульсовые колебания которых определяют сигналы на поверхности зоны регистрации, зависели,
помимо прочего, от диаметра и жесткости артерии и не превышали 11·10-3 м.
Проведенное исследование подтвердило ожидаемый результат: длина участка лучевой
артерии, формирующего пульсовый сигнал на поверхности зоны, помимо иных факторов,
зависит от диаметра и жесткости артерии. Наряду с этим полученные результаты дают основание предполагать отсутствие взаимного влияния пульсовых колебаний разных зон лучевых артерий при синхронной регистрации сигналов по канонам восточной медицины. Оценки длины участков лучевой артерии, которые определяют пульсовые сигналы на поверхности тела, не превышают длины указанных зон (~13·10-3 м).
Библиография
1. Бороноев В.В. Пульсовая диагностика заболеваний в тибетской медицине: физические и технические аспекты. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2005. 293 с.
2. Сторчун Е.В., Бороноев В.В. Технические особенности синхронной регистрации пульса //
Медицинская техника. 2005. № 2. С. 31 33.
3. Сторчун Є.В., Климух А.Р. Динаміка формування пульсових сигналів дистальних відділів
променевих артерій // Вісник НУ «Львівська політехніка». Серія: Радіоелектроніка та телекомунікації. – 2013. № 766. – С. 202 207.
4. Wang Y.Y. L., Jan M.Y., Shyu C.S. et al. The natural frequencies of the arterial system and their relation to the heart rate // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2004. Vol. 51. P. 193–195.
5. Chin Ming Huang, Ching Chuan Wei, Yin Tzu Liao, et al. Developing the Effective Method of
Spectral Harmonic Energy Ratio to Analyze the Arterial Pulse Spectrum // Evidence-Based Complementary
and Alternative Medicine. 2011. Vol. 2011. Article ID 342462. 7 p.
6. Hasegawa H., Kanai H. Measurement of Elastic Moduli of the Arterial Wall at Multiple Frequencies by Remote Actuation for Assessment of Viscoelasticity // Japanese Journal of Applied Physics. 2004.
Vol. 43, N 5B. P. 3197–3203.
7. Тиманин Е.М. О возможностях миотонографии // Медицинская техника. 1998. № 2.
С. 39–42.
8. Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. Л.: Медицина, Ленингр. отд-ние, 1974. 311 с.
9. Сторчун Є., Климух А. Моделювання механічного імпедансу ділянки артерії // Вісник НУ
«Львівська політехніка». Серія : Радіоелектроніка та телекомунікації. – 2012. № 738. – С. 270 274.
10. Сторчун Ю.Є. Моделювання елементів біотехнічної системи багатоканальної пульсометрії
та розроблення пристрою формування пульсових сигналів: дис. ... канд.. техн. наук: 05.11.17. – Львів,
2005. 170 с.
11. Кротовский А.Г., Садовников В.И., Ван Е.Ю. и др. Функциональная оценка лучевой артерии
как трансплантата для аортокоронарного шунтирования // Методология флоуметрии.
1999.
С. 123 133.
12. Подготовка лучевой артерии для аутоартериальной реваскуляризации миокарда. Медицинская методика. Новосибирск, 2007. 20 с.
13. Лелюк В.Г., Лелюк С.Э. Ультразвуковая ангиология. М.: Реальное время, 2003. 322 с.
14. Lockhart M.E., Robbin M.L., Allon M. Preoperative Sonographic Radial Artery Evaluation and
Correlation With Subsequent Radiocephalic Fistula Outcome // J. Ultrasound Med. 2004. N 23.
P. 161 168.
Bibliography
1. Boronoev V.V. Pulse diagnosis of diseases in Tibetan medicine: physical and technical aspects.
Ulan-Ude: BSC SB RAS Press, 2005. 293 p.
57
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
2. Storchun E.V., Boronoev V.V. Technical features of the synchronous pulse registration // Medical
tehnika. 2005. N 2. P. 31 33.
3. Storchun E.V., Klimukh A.R. Dynamics of formation of pulse signals distal radial artery // «Lviv
Polytechnic» Bulletin. The Electronics and Telecommunication. 2013. N 766. P. 202 207.
4. Wang Y.Y.L., Jan M.Y., Shyu C.S. et al. The natural frequencies of the arterial system and their relation to the heart rate // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2004. Vol. 51. P. 193 195.
5. Chin Ming Huang, Ching Chuan Wei, Yin Tzu Liao et al. Developing the Effective Method of Spectral Harmonic Energy Ratio to Analyze the Arterial Pulse Spectrum // Evidence-Based Complementary and
Alternative Medicine. 2011. Vol. 2011. Article ID 342462. 7 p.
6. Hasegawa H., Kanai H. Measurement of Elastic Moduli of the Arterial Wall at Multiple Frequencies by Remote Actuation for Assessment of Viscoelasticity // Japanese Journal of Applied Physics. 2004.
Vol. 43, N 5B. P. 3197 3203.
7. Timanin E.M. On the possibilities of myotonography // Biomedical Engineering. 1998. N 2.
P. 39 42.
8. Savitsky N.N. Biophysical basis of circulation and clinical methods for the study of hemodynamics/
L.: Medicine, Leningrad department, 1974. 311 p.
9. Storchun E. Klymuh A. Modeling of the mechanical impedance of the artery section // «Lviv Polytechnic» Bulletin. The Electronics and Telecommunication. 2012. N 738. P. 270 274.
10. Storchun Yu.E. Simulation of the biotechnical system of multichannel pulsometry and development of a device for pulse signals formation: Diss. ... Cand. Sc. Engineering: 05.11.17. Lviv, 2005. 170
p.
11. Krotovsky A.G., Sadovnikov V.I., Van E.Yu. et al. Functional assessment of the radial artery as a
transplant for сoronary artery bypass surgery // Metodologija floumetrii. 1999. P. 123 133.
12. Preparation of the radial artery for autoarterial myocardial revasculization. Meditsinskaja
metodika. Novosibirsk, 2007. – 20 p.
13. Lelyuk V.G., Lelyuk S.E. Ultrasonic angiology. M.: Realnoje vremya, 2003. 322 p.
14. Lockhart M.E., Robbin M.L., Allon M. Preoperative Sonographic Radial Artery Evaluation and
Correlation With Subsequent Radiocephalic Fistula Outcome // J. Ultrasound Med.
2004.
N 23.
P. 161 168.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
58
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
А.Д. Грешилов, канд. техн. наук, доц.
Ю.П. Хараев, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
А.М. Гурьев, д-р техн. наук, проф.
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул
Б.Д. Лыгденов, д-р техн. наук, доц.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
Мэй Шун Чи, д-р, проф.
Уханьский текстильный университет, Китай, г. Учан
УДК.669.1
ВЛИЯНИЕ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
НА СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ,
ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ И НА ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
ПРИ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
В работе представлены обобщенные результаты научных исследований авторов в течение
последних лет. Показано влияние циклических тепловых воздействий на структуру деформируемых
алюминиевых сплавов, на морфологию карбидной фазы инструментальной стали, на интенсификацию диффузионных процессов при химико-термической обработке стали.
Ключевые слова: температура, диффузия, фаза, сталь, сплав, инструментальная сталь.
A.D. Greshilov, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
Yu.P. Kharaev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
A.M.Gurjev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
B.D. Lygdenov, Dr. Sc. Engineering, Prof.
May Shun Chi, PhD, Prof.
EFFECT OF THERMOCYCLE TREATMENT ON THE PROPERTIES
OF ALUMINUM-BASED CAST ALLOYS, TOOL STEEL AND DIFFUSION PROCESSES
DURING CHEMICAL AND THERMAL TREATMENT
The paper summarizes the authors’ research results over the recent years. It shows the effect of the
cyclic thermal effects on the structure of deformable aluminum alloys, the morphology of the carbide phase
of tool steel, on the intensification of diffusion processes during chemical and heat treatment of steel.
Key words: temperature, diffusion, phase steel, alloy tool steel.
Актуальная задача современного металловедения
изыскание новых возможностей
изменения комплекса физико-механических свойств металлов в заданном направлении. Решение этой задачи требует совершенствования существующих и создания новых методов
обработки металлов. Ее решение в ближайшие годы связывается с интенсивным распространением наряду с другими видами термической и химико-термической обработки (ХТО) термоциклической обработки (ТЦО) термической обработки в условиях циклических тепловых воздействий [1-4].
В силу специфики процессов, происходящих в условиях циклических воздействий, при
термоциклической обработке возможно изменение и кинетики, и механизмов процессов
структурообразования, целенаправленное изменение комплекса свойств сплавов, а следовательно, надежности и долговечности изделий, из них изготовленных.
Известно, что ХТО сталей при некоторых циклически изменяющихся температурных
режимах более эффективна, чем при постоянной температуре насыщения.
Основные недостатки традиционных способов ХТО во многом устраняются при совмещении этого процесса с ТЦО. Во-первых, те структурные изменения, которые получаются в результате ТЦО, ускоряют последующую диффузию атомов в металлическом материа59
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ле, и использование ТЦО как предварительной ТО перед обычной ХТО представляется достаточно перспективным. Во-вторых, проведение ХТО в температурном режиме ТЦО является наиболее эффективным методом интенсификации химического насыщения поверхности
деталей при одновременном улучшении их качества. В-третьих, использование ТЦО после
ХТО в одном технологическом процессе исправляет перегрев (крупнозернистость) и другие
дефекты структуры, получаемые обычно при высокотемпературной ХТО.
Трансформация микро- и субструктуры при термоциклировании литейных сплавов
Основные теоретические предпосылки использования в качестве предварительной и
упрочняющей ВТЦО литейных алюминиевых сплавов сводятся к тому, что динамичность
процесса ТЦО, многократное повторение циклов, включающих нагревы и охлаждения, позволяют:
- существенно интенсифицировать диффузионные процессы, структурно-фазовые
превращения, повысить растворимость избыточных фаз в Al-твердом растворе;
- значительно изменять дисперсность избыточных вторичных фаз, интенсифицировать процесс их сфероидизации и коагуляции;
- уменьшить микроликвационную неоднородность (гомогенизировать Al-твердый
раствор).
Термоциклическая обработка сплавов предполагала циклические тепловые воздействия
в области существования Al-твердого раствора и в интервале температур, соответствующих
его распаду.
Основные варианты ВТЦО, применяемые к термически упрочняемым литейным сплавам, приведены на рисунке 1. Температурные интервалы циклирования выбраны с учетом
критических точек на диаграммах состояния соответствующих систем сплавов, рекомендуемых температур закалки, а также структуры сплава в литом состоянии [5, 14].
Рис. 1. Участок диаграммы состояния A Me и схемы ТЦ0 сплавов. T1 температура начала
кристаллизации; T2 температура конца кристаллизации; T0 температура сольвус с выделением
стабильной фазы; TзI
температура сольвус с выделением метастабильной фазы; Tзак
нагрева под закалку
температура
Ширина температурного интервала циклирования ( T T max T min ) выбиралась с учетом химического состава сплава и структурно-фазовых превращений, проходящих в сплаве.
Верхняя температура нагрева Tmax ( Tзак ) принималась постоянной и соответствовала
температуре, при которой происходит максимальное растворение легирующих элементов в
Al-твердом растворе, при этом исключалась бы возможность пережога из-за присутствия в
сплаве легкоплавкой эвтектики.
Нижняя температура интервала Tmin являлась переменным фактором и выбиралась с
учетом возможности циклирования как в области однофазного твердого раствора ( Tзак
Т сол
где Т сол
температура начала распада
нию сольвус Tзак
Al-твердого
раствора), так и с переходом через ли-
( Т сол ). С понижением Tmin ширина температурного интервала циклиро-
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
60
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
вания увеличивается. Количество циклов в каждом температурном интервале циклирования
выбирали с учетом возможности получения необходимых для данного сплава микро- и субструктуры, а также физико-механических свойств.
Проведенный анализ микро- и субструктуры исследуемых сплавов показал, что в процессе ВТЦО на трансформацию структуры оказывает влияние как ширина температурного
интервала, так и количество циклов.
Трансформация микро- и субструктуры при ВТЦО сплава АЛ4 приводит к повышению
дисперсности эвтектических составляющих и первичных выделений. При этом их степень
диспергирования зависит от ширины температурного интервала циклирования и количества
циклов. Результаты микроструктурного анализа представлены на рисунках 2, 3.
Рис. 2. Микроструктура сплава АЛ4 после ВТЦО в интервале 535
25°С: а
б 15 циклов; в 20 циклов. Масштаб 1:100
Рис. 3. Микроструктура сплава АЛ4 после ВТЦО в интервале 535
б 10 циклов; в 15 циклов; г 20 циклов
61
450°С: а
10 циклов;
6 циклов;
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Морфология карбидной фазы инструментальной стали
Металлографический анализ стали У8 после ТЦО показывает (рис. 4), что происходит
значительное диспергирование карбидов, форма их становится сферической и расположение
их в объеме металла становится более равномерным.
Наряду с крупными частицами, форма которых в ходе термической обработки эволюционирует к сферической, в объеме материала стали присутствуют мелкие частицы. Они наблюдаются двумя методами: оптической и электронной микроскопии. Соответствующие
изображения приведены на рисунке 4 [6, 7].
Таблица 1
Объемные доли и размеры карбидов, определенные методами оптической
и электронной микроскопии
Оптическая микроскопия
№
образца
крупные карбиды
мелкие
карбиды
доля размер
(%)
(мкм)
4,3
0,53
Электронная
микроскопия
мелкие карбиды
а
доля
(%)
4,9
размер
(мкм)
8,7х3,5
доля
(%)
0,50
б
9,8
7,1х2,9
1,6
0,38
0,25
в
5,3
2,2
4,6
0,65
2,00
размер
(мкм)
0,019 х
0,009
0,017 х
0,009
0,070 х
0,019
Рис. 4. Мелкие частицы карбидной фазы (указаны стрелками), наблюдаемые методом оптической (а)
и электронной (б) микроскопии в стали У8, подвергнутой термоциклической обработке (образец б)
При анализе таблицы 1 становится ясно, что ТЦО уменьшает размер крупных карбидных частиц и увеличивает размер мелких частиц, наблюдаемых только методом электронной
микроскопии. Измельчение размеров карбидных частиц в среднем должно дать заметный
эффект во внутренние напряжения и пластичность стали. Некоторое увеличение размеров
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
62
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
мелких карбидных частиц вполне компенсируется их развивающейся сфероидизацией. На
примере таблицы 1 хорошо виден двойственный эффект воздействия ТЦО: по одним параметрам она увеличивает стабильность структуры стали, по другим – наоборот, удаляет ее от
равновесия. Это проявляется в увеличении объемной доли карбидов с одновременным
уменьшением их размеров.
Качественное сопоставление структур, возникающих
при карбоборировании слоев в образцах А и Ац
Как показали проведенные исследования методами электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа, фазовый состав обоих карбоборированных образцов (образец А –
после однократного нагрева и образец Ац – после термоциклирования) одинаков. Следует
отметить, что в образце Ац на поверхности по данным рентгеноструктурного анализа обнаружено значительно больше В4С, чем в образце А.
Температура плавления эвтектики в системе В–С еще выше. А именно для эвтектики
В4С-BmCn – 2150 0С, для эвтектики В-В4С – 1900 0С. Наиболее низкая температура плавления
эвтектики Fe-Fe2 B обусловлена большой разностью атомных радиусов железа и бора, которая стабилизирует жидкую фазу и аморфную структуру по сравнению с кристаллической
структурой как при введении в железо бора, так и при отклонении фазы Fe 2В от стехиометрии. Структура поверхностного слоя борированной стали в определенной степени связана с
линейным свойством расплавов Fe-В. Судя по виду структуры поверхности в оптическом
микроскопе и расположению в ней фазы В4С, диффузия при борировании проходит в весьма
интересном фазовом состоянии вблизи от температуры плавления. В то же время оплавления
ни одной из фаз не происходит, поскольку температуры плавления ни одной из фаз не достигается (борирование проходит при температуре 970-9900С, т.е. почти на 2000 ниже температуры плавления эвтектики Fe-Fe2B и Fe-Fe3C). Отсюда можно сделать вывод, что борирование проходит в таком режиме, что возникают неоднородные по концентрации кристаллические аморфные фазы и ускоренная диффузия при борировании во многом обязана их существованию в кинетике процесса. По-видимому, аморфные фазы реализуются только в условиях процесса борирования в виде тонких прослоек вдоль межфазных границ и границ зерен
[8-10].
Таблица 2
Структурные уровни, подуровни и их масштаб в стали феррито-перлитного класса
№
уро
вня
Наименование уровня
1
Микроуровень
2
3
4
№
подуровня
Элемент структуры
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Отдельные атомы, их группы и кластеры
Дислокации
Частицы Fe3C (вторичные)
Дислокационные сетки, субграницы
Фрагменты дислокационной субструктуры
Мезоуровень
2.1
2.2
2.3
2.4
Прослойки Fe3C по границам зерен -фазы
Пластины Fe3C в перлите
Прослойки -фазы в перлите
Перлитные колонии
Уровень
зерна
Макроуровень
3.1
3.2
4.1
4.2
Зерно перлита
Зерно -фазы
Группы зерен
Образец в целом
63
Масштаб
0,5-5,0 нм
10 нм
10-30 нм
170-200 нм
200-900 нм
0,2-1,0 мкм
0.1-0,2 мкм
0,4-0,5 мкм
2-4 мкм
5-20 мкм
5-200мкм
100-250мкм
см
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Бориды Fe2B и FeB образуются путем реакционной диффузии вслед за движущейся
межфазной границей, которая смещается в глубь -Fe. На фронте этой границы возникновение аморфных прослоек и фаз весьма возможно.
В таблице 3 приведен фазовый состав образцов А и Ац, установленный всеми методами
исследования. Оптическая микроскопия показала, что термоциклирование (образец Ац) привело к небольшому увеличению боридной зоны.
Электролитическое травление тонкой структуры термоциклированного образца показало, что его структура во многом подобна структуре образца А. Комплексный анализ распределения фаз на глубинах 70 и 100 мкм, выполненный всеми методами, показал, что верхние слои имеют сложный фазовый состав и дисперсную структуру.
Таблица 3
Сравнение фазового состава слоев борированной стали 10 в образце А и Ац,
по данным рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии
№
Глубина слоя
Поверхность образца
V
V
V
100-150
200-250
350
500
2,5 мм
6,5 м (центр)
Фазовый состав
образец А
образец Ац
+ В4С +Fe2B + FeB +Fe3(C,B) +
Fe23(C,B)6
+ Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3C +Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3C+ Fe23(C,B)6
+ Fe3C +Fe3(C,B) + Fe23(C,B)6
+ Fe3C+ Fe23(C,B)6
+ Fe3C+ Fe23(C,B)6
Детальное исследование структуры образца Ац выявило также некоторые различия в
структуре образцов А и Ац. Так, плотность границ, образованных в переходной зоне в результате диффузии бора и вытеснения углерода с поверхности образца, оказалась выше.
Глубина переходного слоя возросла до 1,5 мм (в образце А она составляла 1 мм). Наиболее
интенсивные изменения имеют место, как и в образце А, до глубины 500 мкм. Поэтому основные исследования методом электронной микроскопии на фольгах были проведены именно внутри переходной зоны на глубине до 500 мкм, а именно 150, 250, 350 и 500 мкм. Исходная плотность границ зерен в образце Ац, как и в образце А, сохраняется на глубине
2,5 мм. Электронно-микроскопические исследования этого слоя выявили проникновение
атомов бора и сюда [11-15].
Данные свидетельствуют о значительных структурных изменениях, возникающих в ходе
борирования по обоим режимам. Основное изменение в дефектной структуре – увеличение
плотности дефектов в борированных слоях. Этими дефектами являются дислокации, дислокационные петли и внутрифазные границы (субграницы и границы зерен).
Выводы
1. Результаты исследований механических свойств литейных сплавов, прошедших
ВТЦО, показали, что основной эффект от ВТЦО проявляется, прежде всего, в возможности
повышения пластических свойств для (сплава АЛ4), в повышении условного предела текучести ( 0, 2 ) и относительного удлинения . На комплекс механических свойств влияют ширина температурного интервала и количество циклов.
2. В результате исследования образцов инструментальной стали, подвергнутых закалке
после однократного нагрева и после термоциклирования, происходят следующие основные
изменения: а) изменяется структура, размеры и морфология карбидов; б) одновременно снижается уровень внутренних напряжений.
3. Циклический нагрев и охлаждение значительно ускоряют кинетику диффузионных
процессов при химико-термической обработке. Диффузия по границам зерен является главным механизмом карбоборирования, за исключением наружного слоя, где решающим фактором является реакционная диффузия.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
64
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Библиография
1. Давиденков Н.Н., Лихачев В.А. Необратимое формоизменение металлов при циклическом
тепловом воздействии. Киев, 1962. 224 с.
2. Тихонов Л.В. Физика металлов и металловедение. 1967. Т. 23, вып. 4. С. 577 584.
3. Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин.
Л.: Машиностроение, 1989. – 255 с.: ил.
4. Бельский Е.И., Гурин С.С., Понкратин Е.И. и др. Новое в изготовлении и упрочнении инструментальной оснастки. – Минск: Беларусь, 1986. – 112 с.
5. Конева Н.А., Козлов Э.В. Физическая природа стадийности пластической деформации //
Структурные уровни пластической деформации и разрушения. – Новосибирск: Наука, 1990. –
С. 123 186.
6. Тофпенец Р.Л., Бельский С.Е., Шиманский И.И. Оптимизация режимов термоциклической
обработки быстрорежущих сталей: Пути повышения эффективности использования материалов //
Тез. докл. научн.-техн. конф., апр. 1983. Минск, 1983. С. 35 37.
7. Грешилов А.Д., Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М. и др. Структура борированной инструментальной
стали // Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств: сб. науч. тр. X Междунар. науч.-практ. конф. Барнаул, 2009. С. 30 35.
8. Лыгденов Б.Д., Грешилов А.Д., Хараев Ю.П. и др. Исследование фазового состава и дефектного состояния градиентных структур борированной стали 45 // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2010. Т. 7, № 1. С. 79 83.
9. Крукович М.Г., Прусаков Б.А., Сизов И.Г. Пластичность борированных слоев. М.: Физматлит, 2010. – 384 с.
10. Гурьев А.М., Хараев Ю.П., Гурьева О.А. и др. Исследование процессов диффузии в стали
при циклическом тепловом воздействии // Современные проблемы науки и образования. 2006.
№ 3. С. 65 66.
11. Гурьев А.М. Ворошнин Л.Г., Хараев Ю.П. и др. Термоциклическое и химикотермоциклическое упрочнение сталей // Ползуновский вестник. 2005. № 2 2. С. 36 43.
12. Лыгденов Б.Д. Фазовые превращения в сталях с градиентными структурами, пролученными
химико-термической и химико-термоциклической обработкой: дис. … канд. техн. наук. Новокузнецк, 2004. С. 226.
13. Лыгденов Б.Д., Мосоров В.И., Мижитов А.Ц. Исследование фазового состава и дефектного
состояния градиентных структур борированных сталей 45 // Вестник ВСГТУ. 2011. № 1 (32).
С. 25 31.
14. Бохоева Л.А., Перевалов А.В., Чермошенцева А.С. и др. Экспериментальное определение характеристик сопротивления усталости изделий авиационной техники // Вестник ВСГУТУ. 2013.
№ 5 (44). С. 46 53.
15. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Попова Н.А. и др. Физические основы химикотермоциклической обработки сталей. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. 250 с.
Bibliography
1. Davidenkov N.N., Likhachev V.A. Irreversible forming of metals under cyclic thermal exposure.
Kiev, 1962. 224 p.
2. Tikhonov L.V. The Physics of Metals and Metallography. – 1967. Vol. 23, N. 4. P. 577 584.
3. Fedyukin V.K., Smagorinsky M.E. Thermocycle metal and machine parts treatment.
L.:
Mashinostroenie, 1989. – 255 p.: ill.
4. Belsky E.I., Gurin S.S., Ponkratin E.I. et al. New in the tool outfit manufacture and hardening. –
Minsk: Belarus. 1986. 112 p.
5. Koneva N.A., Kozlov E.V. The physical nature of plastic deformation stages // Structural levels of
plastic deformation and fracture. – Novosibirsk: Nauka, 1990. P. 123 186.
6. Tofpenets R.L., Belsky S.E., Shzymansky I.I. Optimization of thermocycling treatment of high speed
steels: Ways to improve materials utilization efficiency // Proc. of Scientific Practical Conf., April 1983.
Minsk, 1983. P. 35 37.
65
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
7. Greshilov A.D., Lygdenov B.D., Guriev A.M. et al. The structure of boron tool steel // Problems and
prospects of casting, welding, forging and stamping production plants: Collection of scientific works of
X international scientific-practical conference. Barnaul, 2009. P. 30 35.
8. Lygdenov B.D., Greshilov A.D., Kharaev Yu.P. et al. The phase composition and defect state of
45 boron steel gradient structures // Fundamental problems of modern material science. – 2010. Vol. 7,
N 1. P. 79 83.
9. Krukovich M.G., Prusakov B.A., Sizov I.G. Plasticity of borated layers. M.: Fizmatlit, 2010.
384 p.
10. Guriev A.M., Kharaev Yu.P., Gurieva O.A. et al. The study of diffusion processes in the steel under cyclic thermal exposure // Modern problems of science and education. 2006. N 3. P. 65 66.
11. Guriev A.M., Voroshnin L.G., Kharaev Yu.P. et al. Thermal cycling and chemical thermocycle
hardening of steels // Polzunov Bulletin. 2005. N 2-2. P. 36 43.
12. Lygdenov B.D. Phase transformations in steels with gradient structures obtained by chemical
thermal and chemical thermocycle treatment: Diss. … Cand. Sc. Eng. Novokuznetsk, 2004. P. 226.
13. Lygdenov B.D., Mosorov V.I., Mizhitov A.Ts. Phase composition and defect state gradient structures of borated 45 steel // ESSUTM Bulletin. 2011. N1 (32). P. 25 31.
14. Bokhoeva L.A., Perevalov A.V. Chermoshentseva A.S. et al. Experimental determination of aeronautical engineering fatigue resistance characteristics // ESSUTM Bulletin. 2013. N 5 (44). P. 46 53.
15. Guriev A.M., Lygdenov B.D., Popova N.A. et al. Physical basis of chemical and thermocycle
treatment of steels. Barnaul: AltSTU Press, 2008. 250 p.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
66
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В.М. Алексеев, канд. техн. наук, доц.
Н.И. Мошкин, д-р техн. наук, проф.
С.Ц. Цымпилов, аспирант, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 629.113
МЕТОД ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТРАКТОРНЫХ ТРАНСМИССИЙ
Предложен новый метод дифференциальной диагностики гидравлических систем тракторных трансмиссий. Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментально.
Приведен алгоритм оценки технического состояния гидравлической системы тракторных трансмиссий в стендовых условиях.
Ключевые слова: трактор, трансмиссия, диагностика, гидравлическая система, алгоритм.
V.M. Alexeev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
N.I. Moshkin, Dr. Sc. Engineering, Prof.
S.Ts. Tsympilov, P.G.
A METHOD FOR THE DIFFERENTIAL DIAGNOSIS
OF HYDRAULIC SYSTEMS OF TRACTOR TRANSMISSIONS
The article reveals a new method for the differential diagnosis of hydraulic system of tractor transmissions. The theoretical results are confirmed experimentally. An algorithm for estimating the technical
condition of the hydraulic system of tractor transmissions is carried out in test-bed conditions.
Key words: tractor, transmission, diagnosis, hydraulic system, the algorithm.
Наиболее полное использование индивидуальных возможностей тракторов и обеспечение на этой основе высокой эффективности подвижного состава в процессе эксплуатации
могут быть осуществлены за счет широкого внедрения в технологический процесс технического обслуживания (ТО) и ремонта диагностирования технического состояния тракторов.
Техническое диагностирование способствует повышению надежности тракторов за счет
своевременного назначения воздействий ТО или ремонта и предупреждения возникновения
отказов и неисправностей; повышению долговечности агрегатов, узлов за счет сокращения
количества частичных разборок; уменьшению расхода запасных частей, эксплуатационных
материалов и трудовых затрат на ТО и ремонт за счет проведения последних по потребности
на основании данных диагностирования, проводимого, как правило, планово.
Доля эксплуатационных отказов по гидромеханическим передачам (ГМП) достигает
28% от общего количества отказов, а время простоя при текущем ремонте ГМП 30% от
общего времени простоя в текущем ремонте. До 30% отказов по самой ГМП приходится на
гидравлические системы: износ насоса, гидравлических линий, предохранительных и перепускных клапанов, и гидрораспределителей. Качество сборки новых и отремонтированных
коробок передач, а также существующие методы и средства контроля качества сборки остаются пока на низком уровне.
Проанализировав существующие методы диагностирования ГМП, можно сказать, что у
них высокая трудоемкость и они определяют только общее техническое состояние с использованием сложных и дорогостоящих стендов, что делает невозможным использование данных методов диагностирования у подавляющего большинства предприятий. Наиболее перспективным в настоящее время является направление, основанное на анализе характеристик
переходного процесса во время переключения передач.
При разработке нового метода рабочей гипотезой являлось предположение о том, что
дифференциальное диагностирование гидравлических систем тракторов возможно выполнять на основе анализа изменения давления в гидросистеме при переключении передач, и
что его временная характеристика образует области локальных диагнозов (рис. 1).
67
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
За объект исследований взята ГМП трактора К-700А, так как в агропромышленном
комплексе нашей страны тракторы семейства «Кировец» являются наиболее распространенными энергонасыщенными тракторами.
Рис. 1. Характеристика изменения давления при переключении передач:
а Д1 область локального диагноза, характеризующая величину загрязненности сетчатого
фильтра; б Д2 область локального диагноза, характеризующая величину износа торцевых
поверхностей шестерен насоса; в Д3 область локального диагноза, характеризующая износ зубьев
шестерен насоса; г Д4 область локального диагноза, характеризующая пропускную способность
подводящих каналов
Разработанная математическая модель процесса функционирования исправного и неисправного состояний гидравлических систем тракторных трансмиссий как объекта диагностирования позволяет устанавливать функциональные связи между диагностическими признаками на областях локальных диагнозов и параметрами технического состояния гидравлических систем тракторных трансмиссий.
Для проверки математической модели было произведено измерение давления в главной
магистрали ГМП во время переключения передач при помощи экспериментальной установки, разработанной и изготовленной на кафедре «Автомобили» ВСГУТУ. Для вывода данных,
идущих с датчика, использовалась система сбора данных LTR-U-1-4. Программа «LGraph 2»
позволяет отображать как весь график эксперимента, так и необходимую его область с автоматической настройкой масштаба. Также все данные и графики можно сохранять в ПК.
Средняя погрешность математической модели составила не более 1,5%. В результате
проведенного анализа влияния параметров технического состояния гидравлических систем
тракторных трансмиссий на характеристики давления главной магистрали ГМП было выявлено, что данные области локальных диагнозов характеризуются рядом диагностических
признаков, чувствительных к изменениям некоторых параметров технического состояния.
а
б
Рис. 2. Экспериментальная и расчетная характеристики: а гидравлической системы,
не имеющей эксплуатационных изменений; б гидравлической системы
с изношенным насосом
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
68
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Для установления связи параметров технического состояния с соответствующими диагностическими признаками получены функциональные зависимости, которые частично
представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Функциональные зависимости: а нарастания давления от загрязненности сетчатого фильтра;
б времени от износа торцевых поверхностей шестерен насоса; в времени от величины амплитуды
давления; г количества заглушенных каналов от давления в гидравлической системе
На основе проведенного нормирования диагностических признаков сформирована диагностическая матрица состояний гидравлической системы ГМП (табл.). Диагностическая
матрица представляет собой набор кодов диагностических признаков, постолбцовое сочетание которых определяет диагноз.
Таблица
Диагностическая матрица
ДП
ПТС
Исправное состояние
Превышенный износ зубьев шестерен насоса
Недопустимое количество подводящих каналов
Недопустимая величина износа торцевых поверхностей
шестерен насоса
Недопустимая величина пропускной способности сетчатого
фильтра
К1
К2
К3
К4
0
1
0
0
0
1
0
0
-1
0
0
-1
0
0
1
1
0
0
-1
1
Реализация разработанного метода дифференциального диагностирования гидравлических систем тракторных трансмиссий осуществляется на основе алгоритма (рис. 4). Алгоритм представляет собой пошаговую последовательность действий обеспечивающих проверку технического состояния гидравлической системы ГМП в стендовых условиях.
69
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Рис. 4. Алгоритм дифференциального диагностирования
гидравлических систем тракторных трансмиссий в стендовых условиях (начало)
Рис. 5. Алгоритм дифференциального диагностирования
гидравлических систем тракторных трансмиссий в стендовых условиях (конец)
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
70
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Библиография
1. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: справочное пособие. М.: Машиностроение,
1971. С. 672.
2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.
М.: Машиностроение,
1975. С. 559.
Bibliography
1. Bashta T.M. Mechanical-engineering hydraulics: Reference book. M: Mashinostroenie, 1971.
P. 672.
2. Idelchik I.E. Hydraulic resistance reference book. M: Mashinostroenie, 1975. P. 559.
71
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
С.Л. Буянтуев, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
А.С. Кондратенко, канд. техн. наук, e-mail: [email protected]
Бурятский государственный университет
А.Б. Хмелев, аспирант, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
г. Улан-Удэ
УДК 622.693.4
ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ
ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫМИ СПОСОБАМИ
Цель исследования состоит в получении водоугольной суспензии, соответствующей современным требованиям, с минимальными энергозатратами. Приведены характеристики водоугольных
суспензий, подготовленных плазменным и электроразрядным методом. В качестве сырья используется уголь марки Д. По электронной сканирующей микроскопии получены химический состав частиц
угля в суспензии и микрофотографии поверхности. Микрофотографии показывают, что образцы,
обработанные с помощью обоих методов, имеют выраженную дисперсную структуру по сравнению
с оригиналом. Элементный анализ показал значительное снижение окислов серы и азота.
Ключевые слова: водоугольная суспензия, плазменный и электроразрядный методы, элементный анализ, сканирующая и электронная микроскопия.
S.L. Buyantuev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
A.S. Kondratenko, Cand. Sc. Engineering
A.B. Khmelev, P.G.
PECULIAR PROPERTIES FOR WATER-COAL SLURRY PRODUCTION
BY ELECTRIC DISCHARGE METHODS
The purpose of the research is to elaborate coal-water slurry with minimum energy consumption,
which meets the requirements. The characteristics of coal-water slurries prepared by plasma and electric
discharge methods are given. Raw coal of rank D was used. The chemical composition of coal particles in
the slurry and micrographs of the surface were obtained by scanning electron microscopy. The micrographs
show that the samples processed by both methods have a pronounced fine structure compared to the original. Elemental analysis showed a significant reduction in the oxides of sulfur and nitrogen.
Key words: coal-water slurry, plasma and electric discharge methods, elemental analysis, scanning
electron microscopy.
Как в России, так и за рубежом проводятся работы по технологии получения и использования угольных суспензий, которые представляют собой композиционную дисперсную
систему, состоящую из твердой фазы в виде мелкодисперсного угля и жидкой среды (вода,
спирты, углеводороды, продукты переработки нефти).
Традиционная технология производства водоугольного топлива (ВУТ) энерго- и металлозатратна, а топливо обладает рядом недостатков: устойчивость топливной системы
всего от 20 до 60 сут, основные размеры твердых частиц лежат в диапазоне 60-250 мкм, технологические схемы для создания устойчивой структуры топлива усложняют производство
и увеличивают стоимость ВУТ. В настоящее время использование искусственного водоугольного топлива распространено в Японии, Китае и в некоторых европейских странах [1,
2].
На современном уровне производство ВУТ должно быть основано на новых принципах, которые бы позволяли получать топливо с меньшими энергозатратами, более высокого
качества, с большей долей децентрализации производства, что в наших условиях связано с
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
72
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
удешевлением перевозок и хранением ВУТ. Должен быть существенно увеличен КПД углеразмалывающих устройств.
В настоящий момент существующие методы приготовления водоугольного топлива
основываются на механическом воздействии на составляющие ВУТ с добавлением пластификатора для гомогенизации. Известные пластификаторы являются отходами фенольного и
нафталинового производства, пары которых обладают канцерогенной активностью и способны разрушать эритроциты крови человека.
В лаборатории «Физика плазмы и плазменные технологии» проводились эксперименты
с приготовлением ВУТ плазменным и электролитическим методами без применения пластификаторов. В данной работе использовался уголь марки «Д» Тугнуйского угольного разреза,
характеристики которого приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Характеристики угля Тугнуйского угольного разреза
Q
низшая теплота сгорания,
ккал/кг
5500
Аа – зольность,
%
29
W – влажность,
%
14,0
V – выход летучих газов,
%
45
Таблица 2
Минеральная и органическая масса угля
Органическая масса, %
Минеральная масса, %
С
О
Н
N
S
SiO2
Al2O3
Fe2 O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
74,2
14,5
5,27
1,43
0,37
52,3
26,5
5,5
4,3
1,4
1,3
0,5
При проведении эксперимента электролитическим методом в емкость засыпалась
угольная пыль фракцией от 100 мкм, перемешивалась с водой, и затем полученная смесь обрабатывалась электрическим током. После подачи напряжения протекал процесс электрохимической (электролитической) обработки смеси при постоянном или переменном токе, в
процессе наблюдалось выделение газов. Электрический разряд проходит между внутренним
электродом и корпусом емкости. Для равномерной электрохимической обработки водоугольной суспензии внутренний электрод имеет сферическую форму и вращается электродвигателем.
Анализ образцов показал, что зольность упала с 29 до 18 % вследствие выделения оксидов газов S, N и O. Отсюда следует, что под действием энергии разряда происходила дезинтеграция угля с частичным выжиганием серы, находящейся в нем, а также локальное разложение молекулы воды с образованием атомарных ионизированных ионов водорода и кислорода. Зольность определяли по методу медленного озоления угля (ГОСТ 6383-52) [3].
В результате обоих экспериментов была получена водоугольная суспензия из Тугнуйского угля фракцией 0,1 мм с соотношением твердой и жидкой фаз 50/50 и седиментационной стабильностью в течение 2 сут, т.е. сохраняет равномерное распределение частиц по
всему объему суспензии.
При плазменной подготовке ВУТ в камеру газификатора с вращающейся внутри электрической дугой подавалась угольная пыль фракцией от 100 мкм и затем легкие частицы обработанного угля выносились с уходящими газами, вымывались и оседали на дне скруббера,
а также в циклоне.
Структура и химический состав образцов до и после обработки обоими методами исследовались в ЦКП «Прогресс» на растровом электронном микроскопе JSM-6510LV JEOL.
Результаты исследований представлены в таблицах 3, 4, 5.
73
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 3
Исходный уголь (Тугнуйский)
Элемент
Весовой %
C
42,0
O
38,8
Mg
0,22
Al
3,72
Si
5,68
S
1,93
Ca
0,55
Fe
5,56
Cu
0,88
Итог
100,0
Zn
0,57
Таблица 4
Электролитический метод
Элемент
C
O
Al
Si
S
Fe
Cu
Zn
Zr
Итог
Весовой %
71,56
22,17
0,58
0,93
0,76
0,36
0,41
0,44
2,80
100,00
Таблица 5
Плазменный метод (проба в циклоне)
Элемент
Весовой
%
C
O
Na
Mg
Al
Si
S
K
Ca
Ti
Fe
Cu
Zn
Итог
72,4
21,3
0,07
0,08
1,34
3,03
0,30
0,11
0,29
0,06
0,41
0,38
0,2
100,0
Таблица 6
Плазменный метод (проба на дне скруббера)
Элемент
Весовой
%
C
O
Na
Mg
Al
Si
S
Сl
K
Ca
Ti
Fe
Cu
Zn
Итог
67,05
25,23
0,18
0,08
0,85
1,78
1,17
0,13
0,08
0,16
0,01
2,41
0,47
0,41
100,0
Результаты анализов показали, что после обработки количество серы и кислорода
значительно уменьшилось относительно параметров исходного угля, а содержание углерода
увеличилось, что является положительным результатом (табл. 7).
Таблица 7
Характеристики проб
Вещество,%
S
O
1,93
1,17
0,3
0,76
38,82
25,23
21,31
22,17
Проба
Исходная проба
Проба после плазменной обработки на дне скруббера
Проба после плазменной обработки в циклоне
Проба после электроразрядной обработки
Из таблицы 7 видно, что плазменный метод в большей степени уменьшает содержание
кислорода и серы, чем электроразрядный метод, в результате более интенсивного термического и химического воздействия
Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
при предварительной обработке мелкодисперсной угольной пыли в потоке низкотемпературной плазмы угольные частицы приобретают пористую структуру (за счет реакции
газификации, выделения летучих веществ, влаги), что в дальнейшем позволяет получить водоугольную суспензию с высокой седиментарной стабильностью;
при обработке мелкодисперсной угольной пыли электрическим разрядом в воде при
одновременном перемешивании смеси также возможно получение водоугольной суспензии;
Наряду с этим необходимо отметить, что изменения элементного состава и микроструктуры угольных частиц имеют схожий характер, хотя механизм воздействия газоразрядной плазмы и электрического разряда в жидкости существенно отличаются.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
74
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
На данном этапе исследований ставилась задача возможности получения ВУС электроразрядными способами без применения пластификаторов и изучения состава и структуры
угольных частиц. Изучение взаимодействия газового разряда с угольным потоком и электрического разряда с угольными частицами в потоке жидкости (воды) является направлением дальнейших исследований.
Библиография
1. Овчинников Ю.В., Лученко С.В. Новые технологии и научно-технические разработки в энергетике. Искусственное композиционное жидкое топливо и его приготовление // Энергетика Татарстана. 2008. № 4. С. 11 14.
2. Зайденварг В.Е., Трубецкой К.Н., Мурко В.И. и др. Производство и использование водоугольного топлива. М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. – С. 172.
3. Менковский М.А., Флодин А.А. Аналитическая химия и технический анализ углей. М.: Углетехиздат, 1959. С. 289.
Bibliography
1. Ovchinnikov Yu.V., Luchenko S.V. New technologies and research & development in the energy
sector. Artificial composite liquid fuel and its production // Electric power of Tatarstan. 2008. N 4.
P. 11 14.
2. Zaidenvarg V.E., Trubetskoy K.N., Murko V.I. et al. Production and use of coal-water fuel. M.:
Academy of Mining Sciences Press, 2001. P. 172.
3. Menkovsky M.A., Flodin A.A. Analytical chemistry and technical analysis of coals.
M.:
Ugletehizdat, 1959. P. 289.
75
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Ц.Ц. Дамбиев, д-р техн. наук, проф.
И.Е. Тыскинеева, преподаватель, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления,
С.Н. Кушнарев, преподаватель
Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова,
г. Улан-Удэ
УДК502.302:662.6/.7 (571.54)
ОСОБЕННОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
г. УЛАН-УДЭ
Проведен анализ загрязнения атмосферного воздуха города. Отмечены возникающие проблемы. Определен показатель, характеризующий степень загрязнения воздуха в целом по городу.
Ключевые слова: здоровье населения, загрязнение атмосферного воздуха, выбросы.
Ts.Ts. Dambiev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
I.E. Tyskineeva, Teacher
S.N. Kushnarev, Teacher
SPECIAL ASPECTS OF ULAN-UDE AIR POLLUTION
The analysis of the city air pollution was carried out. The indicator defining the extent of air pollution in the city was found out.
Key words: public health, air pollution, emissions.
Актуальность проблемы. Состояние окружающей среды – один из основных параметров, характеризующих качество жизни населения. В условиях постоянно ухудшающейся
экологической обстановки возрастает степень влияния окружающей среды на здоровье и качество жизни. Здоровье население страны в целом и региона в частности является важным
фактором развития человеческого капитала и роста производительности труда, которые, в
свою очередь, непосредственно влияют на экономическое развитие [1]. Экспертами были
рассчитаны экономические издержки для здоровья человека в России, вызванные загрязнением воздуха и воды. Приближенные оценки таких издержек составили 3,1-5,8% ВРП [2].
Постановка вопроса. Основными источниками загрязнения атмосферы в г. Улан-Удэ
являются промышленные предприятия, ТЭЦ, отопительные котельные и автотранспорт. Эти
источники расположены по всей территории города одиночно и группами. Выбросы в атмосферу производятся в основном на высоте 30-50 м, максимальная высота труб 240 м
(ТЭЦ-2).
В атмосферу города от предприятий, отопительных систем и автотранспорта поступают пыль, сернистый газ, окись углерода, окислы азота и другие примеси.
Доля автотранспорта в загрязнении атмосферы велика, тем более что число машин всех
видов с каждым годом увеличивается, а основные транспортные магистрали проходят в центральной части города.
С развитием промышленности и транспорта расширяются зоны загрязнения воздуха,
поэтому вопросы охраны воздушного бассейна города приобретают особое значение.
По данным ежегодной статотчетности, в 2012 г. выбросы загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников, по Бурятии составили 99,7 тыс. т (табл. 1) .
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
76
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 1
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу (тыс. т)
Год
Бурятия
г. Улан-Удэ
Твердые вещества
Диоксид серы
Оксиды азота
Оксид углерода
Углеводороды
2010
2011
95,2
90,1
25,5
25,9
По отдельным веществам
33,1
30,2
24,6
24,6
16,7
13,3
19,4
20,5
1,1
1,4
2012
99,7
26,5
32,6
28,2
15,2
21,4
2,2
Анализ данных позволяет сделать вывод о том, что проблема защиты воздушного бассейна города и республики все еще остается актуальной.
Загрязнение воздуха связано с метеорологическими факторами: скоростью и направлением ветра, термической стратификацией в пограничном слое атмосферы, температурой
воздуха, осадками, туманами. За последний пятилетний период установлено, что концентрация пыли по городу распределяется неравномерно. Отмечено, что в районе ТЭЦ-1 при южном ветре концентрация увеличивается. По данным Бурятского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (БЦГМС), в годовом ходе концентрация пыли в весенний период увеличивается, что обусловлено климатическими условиями. Летом отмечается увеличение пыли во второй половине дня (за счет усиления ветра).
К наиболее распространенным вредным примесям относится сернистый газ (SO2), являющийся продуктом сгорания топлива, содержащего серу. Содержание серы несколько
превышено в районе ТЭЦ-1 при северо-западном направлении ветра, а при южном ветре – в
Октябрьском районе города. Конечно, повышенное содержание сернистого газа наблюдается
в отопительный сезон, что обусловлено метеорологическими условиями – господствует антициклональный тип погоды, способствующий накоплению в атмосфере примесей за счет
выбросов предприятий и котельных города.
Содержание окиси углерода (СО) в атмосфере города распределено равномерно, так
как одним из основных источников выбросов является автотранспорт. Повышенная концентрация отмечается в районе железнодорожного вокзала, расположенного вблизи главных автомагистралей. В суточном ходе концентрации окиси углерода отмечаются два типа:
а) максимум в зимнее время года в 13.00-15.00 ч, что обусловлено усилением движения
машин;
б) максимум в 7.00-10.00 ч и 20.00-23.00 ч, когда уменьшается поток транспорта, но
снижение концентраций замедляется за счет образования инверсий температур и ослабления
ветра.
Двуокись азота (NO2) – одна из основных частей выбросов промышленных предприятий и выхлопных газов автомобилей. Взаимодействуя с влагой, он превращается в азотную
кислоту, которая вместе с осадками поступает в почву. Когда долгое время нет осадков, наблюдается увеличение концентрации двуокиси азота.
Примеси, поступающие в атмосферу, подвергаются значительным изменениям во времени и пространстве: происходят оседание крупных частиц, химические и фотохимические
реакции.
Так, для выявления дней с повышенным содержанием вредных примесей в атмосфере,
а также количественной характеристики общего загрязнения по городу в целом был использован метод, разработанный в ГГО [3].
На основании данных, предоставленных БЦГМС, по каждому стационарному пункту
были отобраны наиболее высокие значения концентраций. В качестве критерия для отнесения данных измерений к повышенным концентрациям (согласно методике) принимается условие:
77
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
q>1,5qср,
(1)
где q – любая концентрация; qср – среднесезонная концентрация.
Для оперативного расчета использовались средние концентрации предшествующего
месяца и трехмесячного периода прошлого года, в котором центральный месяц соответствует текущему.
В качестве показателя загрязнения воздуха в целом применяется параметр Р:
Р=m/n,
(2)
где m – число наблюдений в течение суток с q>1,5qср; n – общее число наблюдений.
Использование при прогнозе параметра Р в качестве характеристики загрязнения воздуха по городу в целом предусматривает выделение трех групп загрязнения воздуха, определяемых характеристиками, приведенными в таблице 2.
Таблица 2
Группа загрязнения
1
2
3
Градация параметра Р
>0,35
0,21-0,35
≤0,20
Уровень загрязнения атмосферного воздуха
относительно высокий
повышенный
пониженный
За рассмотренный пятилетний период проанализировано 776 случаев, где наблюдалось
89 случаев с концентрацией загрязнения воздуха 1 группы, что составляет 11 % случаев;
326 случаев с загрязненностью 2 группы, что составляет 42 %; 361 случай с загрязненностью
3 группы, что составляет 47 % от всех рассмотренных случаев.
Расчет показателя загрязнения воздуха за пятилетний период приводит к выводу о необходимости снижения выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях
(НМУ). Однако следует отметить, что в ряде промышленных городов с высоким уровнем
загрязнения воздуха, в которых могут возникнуть опасные эпизоды в периоды НМУ, до сих
пор работы не проводятся [4]. Многие предприятия, являющиеся основными источниками
загрязнения воздуха, не проводят мероприятий по регулированию выбросов в периоды
НМУ.
Выводы
Из указанных источников загрязнения атмосферы немалая доля приходится на топливно-энергетические предприятия г. Улан-Удэ. Одним из них является ТЭЦ-1, которая расположена в центральной части города. Такое расположение, насыщенное, кроме того, транспортными магистралями, предполагает наличие относительно высокого загрязнения.
Расстояние основной промплощадки предприятия до ближайших жилых домов составляет 600-700 м, и эта территория совместно с территорией ТЭЦ-1 и прилегающих к ней жилых застроек входит в так называемый урболандшафтный участок. Урболандшафтный участок (УЛУ) – это территориальные выделы, относительно однородные по характеру и возрасту жилой застройки, расположенные в относительно схожих природно-ландшафтных условиях [5]. Уровень техногенного давления на территорию УЛУ оценивается по отношению
к нормативным показателям (ПДК, ПДУ) или фоновым значениям. Отметим также, что УЛУ
жилой застройки на территории предприятия расположен в зоне загрязнения и плохой проветриваемости. В целом территорию, занятую ТЭЦ-1, можно отнести к экологически неблагополучному участку из-за загрязнения приземного слоя воздуха, загрязнения поверхностных и подземных вод, плохого санитарно-гигиенического состояния. Таким образом, ТЭЦ-1
является одним из основных источников экологического риска.
Библиография
1. Постников В.П. Анализ загрязнения атмосферного воздуха: национальный и региональный
аспекты // Вестник Волгогр. гос. ун-та. Серия 3: Экономика. Экология. – 2014. – №1. – С. 117 125.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
78
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
2. Левда Н.М. К вопросу об оценке экологического ущерба от загрязнений атмосферного воздуха в регионе // Вестник ПНИПУ. Серия: Социально-экономические науки. – 2013. – № 21. –
С. 37 45.
3. РД 52.04.52-85 Методические указания. Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях.
4. Состояние работ по прогнозу загрязнения воздуха в городах РФ: информационный бюллетень за 2012 г. СПб., 2013.
5. Макаров В.З., Новаковский Б.А., Чумаченко А.Н. Эколого-географическое картографирование городов. – М.: Научный мир, 2002.
Bibliography
1. Postnikov V.P. Air pollution analysis: national and regional aspects // Volgograd SU Bulletin. Series 3: Economy. Ecology. 2014. N 1. P. 117 125.
2. Levda N.M. On the assessment of the environmental damage caused by air pollution in the region //
Vestnik of State national research polytechnic university of Perm. A series of «Socio-economic science».
2013. N 21. P. 37 45.
3. Directive Document 52.04.52-85 Guidelines. Emission control under adverse weather conditions.
4. Status of the air pollution forecast in cities of the Russian Federation: Newsletter for 2012. SPb.,
2013.
5. Makarov V.Z., Novakovsky B.A., Chumachenko A.N. Ecological and geographical mapping of cities.
M.: Nauchnyj mir, 2002.
79
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
_________________________________________________________________
Ж.Г. Прокопец, канд. техн. наук, доц., e-mail: [email protected]
С.В. Журавлева, канд. техн. наук, доц., e-mail: [email protected]
Т.М. Бойцова, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
УДК 664.953
ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ДЕЗОДОРАЦИИ
НА ПИЩЕВУЮ ЦЕННОСТЬ
И ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
МИНЕРАЛЬНО-БЕЛКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Изучено влияние продолжительности дезодорации минерально-белкового осадка, образующегося после варки отходов от разделки горбуши, на органолептические свойства минеральнобелковых концентратов.
Показана возможность использования разработанных концентратов в качестве функциональной добавки для обогащения пищевых продуктов белком и минеральными веществами, в частности, кальцием и фосфором.
Ключевые слова: отходы, рыбная промышленность, ресурсосбережение, минеральнобелковый концентрат, органолептика, дезодорация.
Zh.G. Prokopets, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
S.V. Zhuravleva, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
T.M. Boytsova, Dr. Sc. Engineering, Prof.
THE INFLUENCE OF THE DEODORIZATION DURATION
ON NUTRITIONAL AND ORGANOLEPTIC CHARACTERISTICS
OF MINERAL AND PROTEIN CONCENTRATES
The article reveals the influence of the deodorization duration of mineral-protein precipitate formed
after by-products of salmon cooking on the organoleptic properties of the mineral and protein concentrates.
It shows the possibility of using the developed concentrates as functional additives for food fortification with protein and minerals such as calcium and phosphorus.
Key words: waste, the fishing industry, efficient use of resources, mineral and protein concentrate,
organoleptic, deodorization.
Одним из приоритетных направлений научно-технического развития рыбной отрасли, с
точки зрения рационального природопользования, является разработка комплексных ресурсосберегающих технологий переработки гидробионтов промыслового значения с утилизацией отходов от их разделки, максимальное использование нетрадиционных объектов, в том
числе малорентабельного рыбного сырья [1].
Наиболее распространены следующие способы обработки рыбных отходов: получение
рыбных белковых концентратов (РБК), рыбных белковых изолятов (РБИ), рыбных белковых
гидролизатов (РБГ). Первые два способа, а также производство рыбных белковых гидролизатов связаны с использованием химических реагентов (концентрированных кислот и щелочей) и требуют больших капитальных и энергетических затрат, поскольку процесс их получения чаще всего ведется в агрессивных средах и при высоких температурах. Производство
рыбных гидролизатов с использованием ферментных препаратов и автолизатов значительно
упрощает технологический цикл, а конечные продукты ферментного гидролиза обладают
более выраженными функциональными свойствами, по сравнению с белками концентратов и
изолятов, полученных методами химического гидролиза [2, 3].
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
80
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Отходы от разделки промыслового сырья являются источником полноценного пищевого белка, минеральных веществ, витаминов, полиненасыщенных жирных кислот и других
биологически активных веществ.
Широкое развитие пищевой промышленности, расширение ассортимента выпускаемой
продукции с использованием функциональных ингредиентов, повышающих биологическую
и пищевую ценность продукта, придают особую актуальность поиску нового сырья для получения биологически активных веществ.
Важным этапом при производстве рыбной продукции является дезодорация с целью
устранения специфического рыбного запаха в готовом продукте.
Из литературных источников известно, что в рыбном сырье образование неприятного
запаха в основном связано с процессом окисления, в результате которого ненасыщенные
жирные кислоты разрушаются до низкомолекулярных соединений. Оптимальная активность
липаз и фосфолипаз обнаруживается в диапазоне рН от 7,0 до 8,0. Кроме того, изменение рН
в кислом диапазоне снижает активность демитилазы, разлагающей триметиламиноксид
(ТМАО) до диметиламиноксида (ДМО) и муравьиного альдегида (МА) и тем самым препятствует образованию формальдегида, который вызывает неблагоприятные изменения в белках
[4].
Важнейшие способы устранения запахов связаны с превращением этих летучих веществ в нелетучие. Широкое применение для этих целей получила обработка рыбы и отходов от нее органическими кислотами, реагирующими с ТМА с образованием нелетучего соединения [5].
Для связывания летучих компонентов, обусловливающих нежелательные запахи, предложено вносить в рыбный фарш пшеничные отруби. Экспериментально доказано, что с увеличением массовой доли пшеничных отрубей происходит нивелирование характерного рыбного аромата в продукте за счет сорбционного связывания летучих оснований и триметиламина в фарше пищевыми волокнами отрубей [6].
С целью дезодорации применяют циклодекстрины продукты ферментативной обработки крахмала. В Японии на основе циклодекстрина производят порошкообразные препараты, применяемые в качестве добавок для устранения неприятных запахов у фаршевых
рыбных продуктов [7].
Для дезодорации в рыбные фарши добавляют 0,2 % аргинина или лизина, 0,2 % катехина и некоторых фенолов (катехола, пропилгаллата, пирогаллола). При приготовлении
рыбной кулинарной продукции из фарша в качестве добавок, маскирующих нежелательный
запах, используют настой лука, шпината, листьев чая, мальтол, водорастворимые белки, в
том числе молочный альбумин [8].
При производстве рыбного пищевого концентрата неприятный запах устраняют введением в упаренный гидролизат бикарбоната натрия, после чего проводится его продувка острым паром [9, 10].
Имеются данные исследований по нейтрализации характерного рыбного запаха мясорыбных кулинарных изделий с помощью добавления кефира и молочной сыворотки, которые показали положительное влияние этих добавок на органолептическое восприятие продукта и его пищевую ценность [11, 12].
Установлено, что с целью дезодорации наиболее эффективно производить промывку
рыбного сырья, однако такой способ обработки приводит к значительным потерям минеральных веществ [5].
Целью настоящей работы является изучение влияния продолжительности процесса дезодорации молочной сывороткой минерально-белкового осадка, полученного после варки
костных отходов от разделки горбуши, на пищевую ценность готовых минерально-белковых
концентратов.
Из костей и плавников горбуши были получены 2 образца минерально-белкового концентрата. Технология получения концентратов заключалась в измельчении отходов от раз-
81
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
делки горбуши, их варке, дезодорации минерально-белкового осадка, образовавшегося после
варки, его сушке и измельчении.
С целью дезодорации рыбного запаха использовали охлажденную до температуры от 6
до 10 0С обезжиренную молочную сыворотку (рН 4,69).
Дезодорация осуществлялась при гидромодуле белково-минеральный осадок молочная сыворотка 1 : 8. Образцы помещали на электрическую мешалку, перемешивание осуществляли с частотой 40 об/мин. Продолжительность перемешивания смеси для образца 1
(МПК 1) составляла 1 ч, а для образца 2 (МПК 2) 4 ч.
Сыворотку центрифугированием отделяли от белково-минерального осадка, который
затем высушивали в сушильном шкафу ШС-80-01 при температуре 50 С в течение 24 ч.
Исследование химического состава полученных минерально-белковых пищевых концентратов проводили в трех параллелях с вычислением среднего арифметического значения
каждого показателя. Установлено, что продолжительность дезодорации способствует увеличению содержания в образце 2 белка на 5,1 %, что, по всей вероятности, обусловлено проявлением сорбционных свойств минерально-белкового осадка по отношению к сывороточным
белкам (табл. 1).
Таблица 1
Образец
Пищевая и энергетическая ценность минерально-белковых концентратов
МПК 1
МПК 2
Дезодорация,
ч
1
4
Массовая
доля
воды, %
белок
5,1
5,2
27,7
32,8
Содержание, % на сухое вещество
липиуглевомин.
Са
Mg
ды
ды
вещества
18,8
11,5
2,6
2,6
45,4
47,9
12,4
12,4
2,7
2,7
P
Калорийность,
ккал/100 г
11,9
11,9
290,4
245,1
Установлено, что продолжительное дезодорирование приводит к повышению сорбирования белков и минеральных веществ сыворотки и тем самым к относительному снижению
процентного содержания жира.
Установлено, что длительная дезодорация не оказывает существенного влияния на содержание кальция, магния и фосфора, при этом общее содержание минеральных веществ
увеличивается на 2,5% за счет определяемых минеральных веществ молочной сыворотки
(см. табл. 1).
Поскольку образец 1 имеет повышенное содержание липидной компоненты, он априори характеризуется и большей энергетической ценностью 290,4 ккал/100 г. Энергетическая
ценность образца, находившегося в контакте с молочной сывороткой 4 ч, составляет
245,1 ккал/100 г.
В результате дегустационного анализа были отмечены различия в органолептическом
восприятии минерально-белковых концентратов (табл. 2).
Образец 1 обладал светло-кремовым цветом, без видимых включений, был безвкусным
со слабовыраженным рыбным ароматом. Для образца 2 по результатам органолептического
исследования характерно слабовыраженное рыбное послевкусие, приятный рыбный аромат,
кремовый цвет с редким включением коричневых частиц.
Причиной органолептических изменений, происходящих в результате длительной дезодорации, могут являться компоненты, накапливающиеся в результате денатурационных
изменений белков и гидролитических изменений липидов минерально-белкового осадка.
Данные процессы сопровождаются накоплением низкомолекулярных компонентов азотистых веществ (свободные аминокислоты), а также веществ липидной природы (свободные
жирные кислоты), которые обусловливают вкус и запах продукта.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
82
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 2
Органолептическая характеристика минерально-белковых концентратов
Показатель
Внешний вид
Цвет
Вкус
Степень выраженности рыбного
аромата
Характеристика
МПК 1
МПК 2
однородный сухой, рассыпчатый порошок
светло-кремовый без посторонних кремовый с редкими включениявключений
ми небольших коричневых частиц
безвкусный
слабовыраженное рыбное послевкусие
слабовыраженный
приятный, выраженный
Возможной причиной изменения цвета и вкусоароматических характеристик МПК 2
является реакция Майяра, протекающая в результате взаимодействия лактозы и аминокислот
минерально-белкового осадка в процессе длительной сушки.
В 10 г приготовленных концентратов содержится суточная норма кальция (Ca), 45% от
суточной нормы магния (Mg) и 79 % от суточной нормы фосфора (P), это позволяет рекомендовать эти продукты в качестве функциональной добавки для обогащения пищевых продуктов белком и минеральными веществами.
Оптимальное соотношение между кальцием, магнием и фосфором, при котором кальций лучше усваивается, является 1 : 0,6 : 0,8 [13]. Эти компоненты в полученных нами готовых концентратах соотносятся как 1 : 0,2 : 0,9, что свидетельствует о некотором дефиците
магния.
Для оптимального баланса минеральных компонентов в рационе питания полученные
концентраты рекомендуется использовать с продуктами, богатыми магнием, такими как
кунжут, миндаль, кешью, фундук, грецкие орехи, соя, курага, шпинат, брокколи и др.
Кроме того, для коррекции минерального состава полученных концентратов предлагается к ним добавлять цитраты магния, которые обладают наиболее высокой биодоступностью, эффективно всасываются в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) вне зависимости от состояния желудочной секреции, не влияют на состав крови (буферности и биохимических показателей) и мочи (не вызывают камнеобразования в почках) [14, 15].
Таким образом, учитывая особенности органолептических и химических показателей
разработанных минерально-белковых концентратов, целесообразно использовать их дифференцированно. Так, концентраты с приятным рыбным вкусом и ароматом (МПК 2) рекомендуется вводить в рыбные и мясные продукты. Безвкусные минерально-белковые концентраты со слабым рыбным ароматом (МПК 1) для производства хлебобулочных, кондитерских
изделий и молочных продуктов.
Проведенные исследования показали, что молочная сыворотка является эффективным
дезодорирующим агентом для нивелирования нежелательного рыбного запаха. Определено,
что рациональная длительность, с технологической и экономической точек зрения, операции
«дезодорация» при производстве минерально-белковых концентратов из рыбного сырья составляет 1 ч.
Установлено, что длительная дезодорация минерально-белкового осадка, образующегося в процессе варки отходов от разделки горбуши, позволяет незначительно обогатить готовый продукт белком, минеральными веществами, вместе с тем концентрат приобретает
рыбное послевкусие и выраженный рыбный аромат, что ограничивает сферу его применения.
Библиография
1. Цибизова М.Е. Маломерное рыбное сырье и отходы от разделки промысловых рыб – потенциальное сырье для получения функционально значимых компонентов пищи // Вестник АГТУ. Рыбное хозяйство. 2010. № 2. – С. 130 136.
83
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
2. Черногорцев А.П. Переработка мелкой рыбы на основе ферментирования сырья. М.: Пищ.
пром-ть, 1973. 152 с.
3. Arbej J., Luna G. Propiedades funcionales у posibles usos de un hidrolizado de pepitona (Area zebra) en la elaboracion de alimentos // Arch. Latinoamer. nutr. 1985. Vol. 35, N 4. P. 677 685.
4. Колаковский Э. Технология рыбного фарша / под ред. канд. техн. наук Л. И. Борисочкиной. –
М.: Агропромиздат, 1991. – 220 с.
5. Ярцева Н.В., Долганова Н.В. Изучение возможности изучения качества рыбного фарша путем
промывания органическими кислотами // Вестник АГТУ. Рыбное хозяйство.
2011.
№ 1. –
С. 158 164.
6. Бойцова Т.М., Прокопец Ж.Г. Исследование свойств рыбных формованных изделий с пшеничными отрубями // Науч. тр. Дальрыбвтуза. 2000. Вып. 13. С. 106 111.
7. Article S. Production and potential food applications of cyclodextrins // Food Technol. – 1988.
N 1. – Р. 96–100.
8. Ендо Я., Фуджимато К. Подавление рыбного запаха в измельченном мясе сардины иваси //
Ниппон сокухин кожо гаккайси. – 1989. – Т.36, № 7. – С. 563–568.
9. Айдинян Т.Г., Крюков О.В. Сохранение качества мясокостной и рыбной муки // Мясная индустрия. 2009. № 4. С. 49 51.
10. Мезенова О.Я., Григорьева Е.В. Комплексная переработка балтийского гаммаруса с целью
получения хитина, хитозана и белкового гидролизата // Пищевая технология.
2007.
№ 3.
С. 30 32.
11. Васюкова А.Т. Разработка и исследование технологий комбинированных мясорыбных кулинарных изделий: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – Харьков, 1996. – 50 с.
12. Бойцова Т.М., Журавлева С.В., Прокопец Ж.Г. Использование молочной сыворотки при
ферментировании рыбных продуктов // Материалы II Междунар. конф. «Прогрессивные технологии
и оборудование для пищевой промышленности». В 2 ч.– Воронеж: Изд-во Воронежской гос. технологич. академии, 2004. Ч. 1. – С. 58–60.
13. Рогов И.А., Антипова Л.В., Дунченко Н.И. Химия пищи. – М.: КолосС, 2007. – 853 с.
14. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных
групп населения Российской Федерации: метод. рекомендации МР 2.3.1.2432-08. Утв. Федеральной
службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 18 декабря 2008 г.
М., 2008.
15. Шабров А.В., Дадали В.А., Макаров В.Г. Биохимические основы действия микрокомпонентов пищи / под ред. проф. В.А. Дадали. М.: Авваллон, 2003. 184 с.
Bibliography
1. Tsibizova M.E. Undersized fish raw materials and waste from the cutting of commercial fish as a
potential raw material for functionally important components of food // Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Fishing Industry. 2010. N 2. Р. 130 136.
2. Chernogortsev A.P. Processing of small fish on the basis of the raw materials fermentation. M.:
Food industry, 1973. 152 p.
3. Arbej J., Luna G. Propiedades funcionales y posibles usos de un hidrolizado de pepitona (Area zebra) en la elaboracion de alimentos // Arch. Latinoamer. nutr. 1985. Vol. 35, N 4. P. 677 685.
4. Kolakovsky E. Technology of minced fish / Ed. by L.I. Borisochkina. M: Agropromizdat, 1991.
220 p.
5. Yartseva N.C., Dolganova N.V. Study of a possibility to study the quality of minced fish by organic
acids wash // Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Fishing Industry. 2011. N 1.
P. 158 164.
6. Boytsova T.M., Prokopets Zh.G. Study of the properties of fish molded products with wheat bran //
Proceeding of Far East State Technical Fisheries University. 2000. Vol. 13. P. 106 111.
7. Article S. Production and potential food applications of cyclodextrins // Food Technol. – 1988.
N 1. – Р. 96–100.
8. Endo Ya., Fudzhimato K. Suppression of fishy smell of chopped meat sardines iwashi // Nippon
sokuhin Kojo gakkaysi. 1989. Vol. 36, N 7. P. 563 568.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
84
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
9. Aydinian T.G., Kryukov O.V. Maintaining the quality of meat-and-bone and fish flour // Meat indus2009. N 4. P. 51.
10. Mezenova O.Ya., Grigorieva E.V. Complex processing Baltic Gammarus to produce chitin, chitosan and protein hydrolyzate // Food Technology. 2007. N 3. P. 30 32.
11. Vasyukova A.T. Research and development of technologies combined meat and fish culinary products: Diss. … Dr. Sc. Engineering. Kharkiv, 1996. 50 p.
12. Boytsova T.M., Zhuravleva S.V., Prokopets Z.G. The use of milk whey when fermenting fish
products // Materials of 2nd Int. Conf. «Advanced technologies and equipment for the food industry». In
2 vol. Voronezh: Voronezh State Technological Academy, 2004. Vol. 1. P. 58 60.
13. Rogov I.A., Antipova L.V., Dunchenko N.I. Food chemistry. M.: KolosS, 2007. 853 p.
14. Norms of physiological needs for energy and nutrients for different groups of the population of the
Russian Federation: Methodical recommendations MR 2.3.1.2432 -08. Approved by Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare, December 18. M., 2008.
15. Shabrov A.V., Dadali V.A., Makarov V.G. Biochemical basis of action of food micro-ingredients /
Ed. by Prof. V.A. Dadali. M.: Avvallon, 2003. 184 p.
try.
85
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Л.М. Теплицкая, канд. биол. наук, доц., e-mail: [email protected]
В.С. Ржевская, аспирант, e-mail: [email protected]
Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, г. Симферополь
УДК 632.937.1.05
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА ЭМБИКО®
И ЧИСТЫХ КУЛЬТУР МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ
ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ БОЛЕЗНЕЙ ЗЕМЛЯНИКИ
Разработана система последовательных приемов по подбору в короткие сроки эффективных
микробиологических средств защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов. Из растений
земляники садовой выделены и идентифицированы два штамма микроорганизма
Xanthomonas
campestris и Xanthomonas arborikola, обладающие фитопатогенными свойствами. На примере микробиологического препарата Эмбико® показана эффективность предлагаемого подхода к подбору
эффективных микробиологических средств защиты растений.
Ключевые слова: фитопатогенные микроорганизмы, культура in vitro, антагонистическая
активность, микробиологический препарат Эмбико®.
L.M. Teplitskaya, Cand. Sc. Biology, Prof.
V.S. Rzhevskaya, P.G.
THE USE OF THE MICROBIOLOGICAL PREPARATION EMBIKO®
AND PURE CULTURES OF LACTIC ACID BACTERIA
TO INHIBIT BACTERIAL DISEASES OF STRAWBERRY
A system of sequential methods to select effective microbial plant protection products from pathogenic microorganisms in a short period of time is worked out. Two strains of microorganism Xanthomonas
campestris and Xanthomonas arborikola, that have phytopathogenic properties were identified and isolated
from strawberry. On the example of microbiological preparation Embiko® demonstrated the efficacy of the
proposed approach to the selection of effective microbial plant protection products.
Key words: phytopathogenic microorganisms, culture in vitro, antagonistic activity, microbiological
preparation Embiko®.
Введение
Применение химических средств защиты растений имеет существенные недостатки,
поскольку большинство синтетических препаратов накапливается в растениях, делая их неприемлемыми для использования, и в почве, нарушая стабильность экосистем [1, 8]. Есть
также ряд заболеваний, при которых химические препараты малоэффективны [8]. Единственно правильным направлением в борьбе с бактериальными инфекциями является использование биопрепаратов, обеспечивающих обеззараживание почвы, растений и посадочного
материала [1, 10, 11]. К тому же биологические средства защиты растений обладают специфичностью действия и не проявляют мутагенную активность, приводящую к появлению резистентных штаммов фитопатогенных микроорганизмов. В целом микробные препараты
снижают химическую нагрузку на агроценоз, способствуя восстановлению нормальной
структуры микробиоценоза почвы. Микроорганизмы-антагонисты, заселяя ризосферу растений, дают длительный положительный эффект, подавляя развитие фитопатогенов.
Перспективным направлением современной агробиотехнологии является использование биологических средств защиты растений на основе микроорганизмов и их метаболитов,
которые проявляют фитозащитные и ростостимулирующие свойства, а также повышают устойчивость растений к вредителям, заболеваниям и стрессовым факторам [2]. В литературе
встречаются данные о подавлении фитопатогеннов микромицетами, бациллами различных
таксономических групп [3], азотофиксирующими бактериями [2] и микробными препаратами, созданными на их основе.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
86
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Выраженные антагонистические свойства молочнокислых бактерий позволяют использовать их для угнетения роста и развития кишечных условно-патогенных микроорганизмов,
вследствие чего молочнокислые бактерии являются главной составляющей многих микробных препаратов, используемых для профилактики и борьбы с кишечными инфекциями [4].
Роль молочнокислых бактерий в подавлении микроорганизмов, вызывающих заболевания у
растений, недооценена и мало изучена, поэтому исследования, направленные на создание
эффективных микробных препаратов на основе молочнокислых бактерий для борьбы с фитопатогенами, несомненно, актуальны.
Эффективность применяемых биологических средств защиты растений во многом зависит от их активности по отношению к конкретному возбудителю. При диагностике заболеваний сельскохозяйственных культур не всегда можно быстро и точно идентифицировать
возбудителя по внешним симптомам, что, в свою очередь, не позволяет правильно подобрать
средство защиты растений. В этих случаях выбор эффективного микробиологического препарата для подавления данных возбудителей заболеваний возможен только с помощью ряда
последовательных биотехнологических приемов.
Цель работы разработка системы последовательных приемов по подбору эффективных микробиологических препаратов защиты растений.
Объекты и методы исследований
Материалом исследования служили растения земляники (Fragaria ananassa) сорта
Клери, пораженные бактериальной инфекцией.
В качестве биологического средства для борьбы с заболеванием использовали микробиологический препарат Эмбико® и отдельные штаммы молочнокислых бактерий, входящих
в его состав. Данный препарат представляет собой жидкую культуру, включающую микроорганизмы и их метаболиты. Эмбико® – это консорциум следующих физиологических групп
микроорганизмов: фототрофные аноксигенные пурпурные несерные бактерии, молочнокислые гомоферментативные стрептобактерии и стрептококки, дрожжи из рода Saccharomyces.
Микроорганизмы, входящие в состав Эмбико®, имеют высокую естественную предрасположенность к росту и размножению в почве, ризосфере, ризоплане и эпифитной сфере растений, стимулируют рост и развитие растений, оказывают антистрессовый эффект [7]. Антагонистическая активность микробиологического препарата обусловлена метаболитами молочнокислых бактерий – антибиотическими веществами, органическими кислотами, спиртами.
Для выделения фитопатогенных микроорганизмов листья клубники очищали от внешних источников инфекции в растворе хозяйственного мыла в течение 2-5 мин, затем тщательно промывали водой, высушивали. Стерильным скальпелем вырезали участок поврежденной ткани и помещали его в каплю физиологического раствора. Листья измельчали с помощью стеклянной палочки и оставляли на 10 мин. Суспензию высевали на твердые неселективные питательные среды NA и Кинг В [5]. Определяли микроорганизмы по стандартным методам, используя определитель бактерий Берги [6].
Выделенные штаммы микроорганизмов исследовали на наличие факторов патогенности: определяли способность мацерировать растительную ткань в культуре in vitro и вызывать ее некроз (реакция гиперчувствительности) [5]. Наличие или отсутствие мацерации определяли визуально и при прикосновении к дискам бактериологической петлей на 3-и сут.
Для проведения реакции гиперчувствительности исследуемые бактериальные штаммы вводили с помощью стерильного шприца в поврежденный локально лист растений либо наносили пробы исследуемых фитопатогенов на многочисленные порезы, произведенные стерильным скальпелем. В качестве контроля использовали обработку стерильным физиологическим раствором.
Антагонистическую активность молочнокислых бактерий и микробиологического препарата Эмбико® изучали методом агаровых блоков, глубинным способом. 1 мл каждого
штамма молочнокислых бактерий и препарата Эмбико® вносили в стерильную чашку Петри
и смешивали с нагретой и вновь охлажденной до 45 °С средой МRS [5], тщательно размеши87
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
вали и инкубировали при 37 ºС 24 ч. Суточные культуры фитопатогенных микроорганизмов
вносили в чашки Петри смешивали с нагретой и вновь охлажденной до 45°С питательной
средой Кинг В, тщательно размешивали. После застывания среды вырезали 4-6 лунок, в которые вставляли блоки МRS с глубинно выращенными молочнокислыми бактериями и Эмбико®, вырезанные тем же пробочным сверлом. После внесения блоков в лунки чашки Петри
выдерживали 5 ч при 5 °С для диффузии метаболитов микроорганизмов Эмбико® в агаровую
пластинку. Затем чашки Петри инкубировали при температуре 22 °С 18-24 ч. На следующие
сутки измеряли диаметр зоны задержки роста фитопатогенных микроорганизмов.
Эксперименты проводили в 3 биологических повторностях. Достоверность различий между вариантами оценивали по t-критерию Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
Многообразие проявления патологических изменений растений, вызванное фитопатогенными микроорганизмами, привело к тому, что для точного определения болезни, кроме
внешнего осмотра пораженного растения, необходимы дополнительные лабораторные исследования с целью точной идентификации возбудителя. Ситуация усложняется еще тем,
что бактериозы могут быть вызваны не только отдельными инфекционными агентами, но и
совместно несколькими возбудителями, поэтому для лабораторной диагностики используют
методы культуры in vitro, которые заключаются в выделении возбудителя болезни в чистую
культуру, изучении его культурально-морфологических, физиолого-биохимических признаков, проверке на наличие факторов патогенности. Проводимые одновременно биологические
исследования включают искусственное заражение растений возбудителем с последующим
сравнительным изучением симптомов поражения на растении-хозяине и растении-тесте,
изучение факторов, которые способствуют или сдерживают развитие болезни. Повторное
заражение растений выделенным возбудителем заболевания позволяет сравнить симптомы и
убедиться в правильности выделенного источника заболевания. Идентификация микроорганизма, обладающего патогенными свойствами, позволяет подобрать эффективное средство
защиты растений (рис. 1).
В приведенной схеме описана традиционная система последовательных действий, занимающая много времени, что в случае массового инфицирования растений может привести
к гибели всей популяции. Предлагаемая система последовательных приемов с использованием данных антагонистической активности микробиологического препарата по отношению к
возбудителю заболевания позволяет в короткие сроки и эффективно произвести подбор
средства защиты растений (рис. 2).
Согласно предлагаемому подходу после выделения микроорганизмов и определения
факторов патогенности одновременно проводят тест на гиперчувствительность и на антагонистическую активность различных микробиологических препаратов. Идентификация фитопатогенных микроорганизмов для подбора микробиологического средства защиты растений
не обязательна. Это позволяет сократить сроки исследования, так как подбор средств защиты
растений основан не на идентификации микроорганизма, а на определении зон подавления
фитопатогена микробиологическими препаратами.
Такой подход позволяет сократить сроки исследований и подобрать микробиологический препарат (а не химическое средство!), эффективность которого по отношению к выделенным фитопатогенным микроорганизмам подтверждена лабораторными исследованиями.
Таким образом, перед внесением микробиологического препарата в популяцию пораженных
растений уже заранее определена его эффективность.
Эффективность предлагаемого подхода показана на примере микробиологического
препарата Эмбико® и земляники садовой. Земляника имела поражения на листьях в виде
некрозов, характерных для бактериозов. Выявления симптомов бактериоза путем внешнего
осмотра оказалось недостаточно для установления возбудителя заболевания, поэтому была
применена дополнительная лабораторная диагностика с использованием методов культуры
in vitro.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
88
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Тщательный анализ
симптомов
заболевания
В случае определения возбудителя по симптомам подбирают
средство защиты растений
Выделение возбудителя
из пораженной ткани
Изучение культуральноморфологических, физиологобиохимических признаков
Проверка выделенных микроорганизмов на наличие факторов патогенности
Подбор средств
защиты растений
Повторное заражение
растения с целью получения характерных симптомов заболевания
После подтверждения патогенности микроорганизмов приступают к детальной идентификации бактерий
Рис. 1. Традиционный подход к подбору средств защиты растений
Выделение
возбудителя
из пораженной ткани
Проверка выделенных
микроорганизмов
на наличие факторов
патогенности
Повторное заражение растения с целью
получения характерных симптомов
заболевания
Подбор микробиологических препаратов методом изучения антагонистической активности по отношению
к выделенным фитопатогенам
Рис. 2. Разработанный подход к быстрому подбору микробиологических средств защиты растений
В процессе исследований из пораженной ткани было выделено 2 штамма микроорганизмов: Xanthomonas campestris и Xanthomonas arborikola. X. campestris образует круглые
гладкие однородные с выпуклым профилем колонии желтого цвета, тягучей консистенции.
При микроскопировании были выявлены бактерии шаровидной формы. X. arborikola имел
круглые гладкие однородные с выпуклым профилем нетягучие колонии грязно-белого цвета.
При микроскопировани препаратов обнаружены короткие палочки.
Изучение способности выделенных микроорганизмов мацерировать растительную
ткань (проводили на клубнях картофеля) показало, что X. campestris вызывал мацерацию
тканей на 2-е сут, а штамм X. arborikola – на 3-е сут после нанесения. Диски из листьев, обработанные двумя штаммами выделенных микроорганизмов одновременно, были мацерированы на 2-е сут. Проведение реакции гиперчувствительности показало почернение участка
листовой пластинки на месте введения бактериальной суспензии в течение 3-х сут после
инокуляции. При введении фитопатогенов через многочисленные порезы растение погибало
на 3–5-е сут.
Результаты изучения антагонистической активности молочнокислых бактерий и микробиологического препарата Эмбико® по отношению к выделенным фитопатогенам представлены в таблице. Штамм L. сasei образовывал зоны подавления роста X. сampestris и
89
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
X. аrborikola по отдельности 26,6±1,0 и 26,6±1,1 мм соответственно, при совместном культивировании штаммов зона подавления роста снизилась до 24,6±1,1 мм. Аналогичные результаты наблюдались при исследовании антагонистической активности штаммов L. plantarum и
L. lactis, а также микробиологического препарата Эмбико®. Таким образом, антагонистическая активность как отдельных штаммов молочнокислых бактерий, так и микробиологического препарата выше к фитопатогенному микроорганизму в отдельности, а не при совместном действии нескольких штаммов.
При сравнении антагонистической активности штаммов молочнокислых бактерий в
виде монокультур и их консорциума в виде микробиологического препарата было выявлено,
что зоны подавления монокультур составили 24,6-29,6 мм, а препарата 32,8-35,3 мм. Антагонистическая активность молочнокислых бактерий в виде консорциума бактерий превышает таковую у монокультур, так как в препарате молочнокислые бактерии проявляют синергизм. Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что микробиологический препарат Эмбико® обладает высокой антагонистической активностью по
отношению к выделенным возбудителям заболевания у земляники.
Таблица
Антагонистическая активность монокультур молочнокислых бактерий
и микробиологического препарата Эмбико® по отношению
к Xanthomonas campestris и Xanthomonas arborikola
Штаммы фитопатогенов
Xanthomonas campestris
Xanthomonas arborikola
Xanthomonas campestris +
Xanthomonas arborikola
Штаммы молочнокислых бактерий
и микробиологический препарат
L. сasei
L. plantarum
L. lactis
препарат Эмбико®
L. сasei
L. plantarum
L. lactis
препарат Эмбико®
L. сasei
L. plantarum
L. lactis
препарат Эмбико®
Диаметр зоны задержки
роста, мм
26,6±1,0
27,3±1,2
28,6±0,9
34,8±1,2
26,6±1,1
26,9±1,3
29,6±1,2
35,3±1,0
24,6±1,1
25,3±1,0
27,6±0,9
32,8±1,2
В настоящее время микробиологические препараты разрабатывают на основе разных
групп микроорганизмов и с различным количеством штаммов, входящим в их состав. Наиболее перспективными являются многокомпонентные препараты в сравнении с монокультурными, так как микроорганизмы, входящие в состав препарата, обладают различной антагонистической активностью по отношению к различным фитопатогенам, а также проявляют
синергизм. Подбор микробиологических препаратов по предлагаемой схеме позволяет в короткие сроки подобрать эффективное средство для борьбы с фитопатогенными микроорганизмами, вызвавшими заболевание в каждом конкретном случае.
Выводы
1. Из растений земляники, пораженной бактериозом, выделены и идентифицированы
два штамма микроорганизма
Xanthomonas campestris и Xanthomonas arborikola,
обладающие фитопатогенными свойствами.
2. Проведено сравнение антагонистической активности отдельных штаммов
молочнокислых бактерий и микробиологического препарата Эмбико® по отношению к
Xanthomonas campestris и Xanthomonas arborikola.
3. Разработана система последовательных приемов по подбору эффективных
микробиологических средств защиты растений, позволяющая в короткие сроки подавлять
возбудителя заболевания.
Библиография
1. Чернюк Б.В., Омельчук Є.О., Красинько В.О. Антагоністичні властивості Aspergillus sp. 262
по відношенню до фітопатогенних грибів роду Fusarium // Мікробні біотехнології: актуальність і
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
90
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
майбутнє. – Radostim-2012: Материалы междунар. науч.-практ. конф. (Київ, 19–22 листопада 2012 р.).
– Київ, 2012. – C. 345 346.
2. Иутинская Г.А., Титова Л.В., Белявская Л.А. Основные направления создания микробных
препаратов для биологического контроля численности фитопатогенов и фитогельминтов // Мікробні
біотехнології: актуальність і майбутнє. – Radostim-2012 : Материалы междунар. науч.-практ. конф.
(Київ, 19–22 листопада 2012 р.). – Київ, 2012.– C. 127 128.
3. Актуганов Г.Э., Мелентьев А.И., Галимзянова Н.Ф. Особенности антагонистического
взаимодействия различных таксономических групп бацилл с почвенными грибами // Материалы
конф. «Микроорганизмы и биосфера», (Москва, 19-20 ноября 2007). – М., 2007. – С. 3 4.
4. Квасников Е.И. Молочнокислые бактерии и пути их использования. – М.: Наука, 1975. –
390 с.
5. Желдакова Р.А., Мямин В.Е. Фитопатогенные микроорганизмы: учеб.-метод. комплекс. –
Минск: Изд-во БГУ, 2006. – С. 116.
6. Краткий определитель бактерий Берги / под ред. Дж. Хоута. – М.: Мир, 1980. – 496 с.
7. Ржевская В.С. Применение молочнокислых бактерий для стимуляции прорастаний семян
огурца // Тез. докл. всерос. науч. конф. с междунар. участием «Инновационные направления
современной физиологии растений», Москва, Россия, 2-6 июня 2013 г. – М., 2013. – С. 84.
8. De Weger L.A. Van der Bij A.J., Dekkers L.C. et al. Colonization of the rhizosphere of crop plants
by plant-beneficial pseudomonads // FEMS Microbiol. Ecol. – 1995. N 17. P. 221 228.
9. Gerhardson B. Biological substitutes for pesticides // Trends Biotechnol. – 2002. – N 20.
P. 338 343.
10. Postma J., Montanari M., Van den Boogert P.H. et al. Microbial enrichment to enhance the
disease suppressive activity of compost // J. Soil Biol. – 2003. – N 39. P. 157 163.
11. Welbaum G.A., Sturz V., Dong Z. Fertilizing soil microorganisms to improve productivity of
agroecosystems // Crit. Rev. Plant Sci. – 2004. – N 23. P. 175 193.
Bibliography
1. Chernyuk B.V., Omelchuk E.O., Krasynko V.O. Antagonistic properties of Aspergillus sp. 262 in relation to Fusarium pathogenic fungi // Microbial Biotechnology: current and future. Radostim-2012: Materials of Int. Scientific Pract. Conf. (Kyiv, November 19-22, 2012). – Kyiv, 2012. P. 345 346.
2. Iutinskaya G.A., Titova L.V., Belyavskaya L.A. et al. The main directions of the microbial agents
development for biological control of phytopathogens and phytohelminths // Microbial Biotechnology: current and future. Radostim-2012: Materials of Int. Scientific Pract. Conf. (Kyiv, November 19-22, 2012). –
Kyiv, 2012. P. 127 128.
3. Aktuganov G.E., Melentiev A.I., Galimzyanova N.F. Features of the antagonistic interaction between different taxonomic groups of bacilli with soil fungi // Proceedings of the conference «Microorganisms and the Biosphere» (Moscow, November 19-20, 2007). – М., 2007. P. 3 4.
4. Kvasnikov E.I. Lactic acid bacteria and how their use. M.: Nauka, 1975. 390 p.
5. Zheldakova R.A., Myamin V.E. Phytopathogenic microorganisms: training materials.
Minsk:
BSU, 2006. P. 116.
6. Bergey's Manual of Determinative Bacteriology/ Ed. by J. Holt. M.: Mir, 1980. 496 p.
7. Rzhevskaya V.S. The use of lactic acid bacteria to stimulate cucumber seeds germination // Abstracts of the Russian scientific conference with international participation «Innovative directions of modern
plant physiology», Moscow, Russia, June 2-6, 2013. M., 2013. P. 84.
8. De Weger L.A., Van der Bij A.J., Dekkers L.C. et al. Colonization of the rhizosphere of crop plants
by plant-beneficial pseudomonads // FEMS Microbiol. Ecol. – 1995. N 17. P. 221 228.
9. Gerhardson B. Biological substitutes for pesticides // Trends Biotechnol.
2002.
20.
P. 338 343.
10. Postma J., Montanari M., Van den Boogert P.H. et al. Microbial enrichment to enhance the disease suppressive activity of compost // J. Soil Biol. – 2003. – N 39. P. 157 163.
11. Welbaum G.A., Sturz V., Dong Z. et al. Fertilizing soil microorganisms to improve productivity of
agroecosystems // Crit. Rev. Plant Sci. – 2004. – N 23. P. 175 193.
91
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Д.А. Улзытуева, науч. сотрудник
Биотехнологический центр, e-mail: [email protected]
С.Н. Лебедева, д-р биол. наук, проф.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
г. Улан-Удэ
УДК 641.1:612.017.1
СОСТОЯНИЕ ДИФФУЗНОЙ ЛИМФОИДНОЙ ТКАНИ
ТОНКОГО КИШЕЧНИКА МЫШЕЙ
В УСЛОВИЯХ ИММУНОДЕФИЦИТА
И КОРРЕКЦИИ ПЕПТИДНЫМ БИОРЕГУЛЯТОРОМ
Изучено иммуномодулирующее действие пептидного биорегулятора на диффузную лимфоидную ткань тонкого кишечника мышей на фоне азатиоприновой иммуносупрессии. Установлено, что
после введения мышам пептидного биорегулятора в собственной пластинке слизистой оболочки появляются клетки с картинами митозов, увеличивается содержание молодых форм клеток, плазматических клеток и макрофагов, снижается деструкция клеток. Эти факты свидетельствуют об
усилении функциональной активности диффузной лимфоидной ткани кишки после действия пептидного биорегулятора.
Ключевые слова: иммунная система, иммунодефицитные состояния, пептидный биорегулятор, лимфоидная ткань, тонкая кишка.
D.A. Ulzytueva
S.N. Lebedeva, Dr. Sc. Biology, Prof.
STATE OF DIFFUSE LYMPHOID TISSUE OF MICE’S SMALL INTESTINE
WITH IMMUNODEFICIENCY AND CORRECTION
BY PEPTIDE BIOREGULATOR
The immunomodulatory effect of peptide bioregulator on the diffuse lymphoid tissue of the mice’s
small intestine on the background of azathioprine immunosuppression was studied. It is found that after
peptide bioregulators introduction to mice cells with mitosis appear in the lamina propria, the amount of
young forms of cells, plasmatic cells and macrophages increases, the destruction of cells reduces. These
facts indicate the intensification of the functional activity of the diffuse lymphoid tissue of the intestine after
the action of peptide bioregulator.
Key words: immune system, immune deficiency, peptide bioregulator, lymphoid tissue, small
intestine.
На сегодня неблагоприятная экологическая ситуация, психоэмоциональные перегрузки, злоупотребление медикаментозными средствами, нарушения в питании и многие другие
факторы приводят к росту числа заболеваний, сопровождающихся снижением естественной
резистентности организма.
Одним из основных способов поддержания нормального функционирования иммунной
системы и восстановления иммунитета при иммунодефицитных состояниях является применение иммуномодуляторов [1].
В качестве иммуномодуляторов эндогенного происхождения применяются иммунорегуляторные пептиды, полученные из органов иммунной системы.
В настоящее время доказана регулирующая роль пептидов в развитии большинства
биологических процессов, начиная с биохимических реакций, заканчивая дифференцировкой и функциональной активностью различных клеток и систем организма. Изучение закономерностей пептидной регуляции позволяет рассматривать их как природные корректоры,
направленность и сила которых зависит от исходного уровня конкретного биологического
процесса.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
92
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Ранее авторами был получен пептидный биорегулятор, обладающий нейротропной,
адаптогенной и иммуномодулирующей активностью [2, 3, 4]. В частности, было доказано,
что пептидный биорегулятор, выделенный из тимуса свиней, восстанавливает показатели
клеточного и гуморального иммунитета, функцию макрофагов при экспериментальной азатиоприновой иммуносупрессии. Также установлено, что биорегулятор сохраняет свой иммуномодулирующий эффект в составе фаршевого мясного продукта.
Крупнейшим отделом иммунной системы является лимфоидная ткань желудочнокишечного тракта, которая входит в состав кишечно-ассоциированной лимфоидной ткани
(КАЛТ) [5].
Тонкая кишка, имея обширную пограничную поверхность, находится в постоянном
контакте с многочисленными антигенами, поступающими алиментарным путем.
В связи с тесным контактом с антигенами в слизистой оболочке тонкой кишки развивается мощная лимфоидная ткань, образующая иммунокомпетентную систему, в которой происходят реакции клеточного типа, а также сенсибилизация лимфоцитов с последующей
дифференцировкой в плазматические клетки, синтезирующие иммуноглобулины.
В структурной и функциональной деятельности иммунной системы слизистой оболочки тонкой кишки значительное место занимают пейеровы бляшки, одиночные лимфоидные
узелки и диффузная лимфоидная ткань, которые составляют 70-80% всех иммунных клеток
[6].
В связи с этим исследование механизма действия пептидного биорегулятора на периферическую лимфоидную ткань пищеварительной системы позволяет судить о реактивности
иммунной системы при воздействии антигенов, поступающих извне.
Целью настоящего исследования явилось изучение функционального состояния диффузной лимфоидной ткани различных отделов тонкого кишечника мышей в условиях иммунодефицита, вызванного азатиоприном, и коррекции пептидным биорегулятором.
Материал и методы исследования
Для проведения экспериментальных исследований были использованы белые беспородные мыши-самцы весом 22-25 г. Животные были разделены на 3 группы по 10 особей в
каждой. Первая группа состояла из интактных животных. Во второй группе находились животные, получавшие перорально иммунодепрессант азатиоприн в дозе 50 мг/кг веса 1 раз в
сутки в течение 5 дней. Третья группа животных после введения азатиоприна получала пептидный биорегулятор, вводимый аналогичным способом в дозе 0,1 мг/кг 1 раз в сутки в течение 7 дней.
По окончании проводимых серий экспериментов животных умерщвляли методом
мгновенной декапитации под легким эфирным наркозом [7].
У животных всех экспериментальных групп выделяли проксимальный, средний и дистальный отделы тонкой кишки. Материал фиксировали в 10%-ном нейтральном формалине с
последующей стандартной спиртовой проводкой и заливкой в парафин по общепринятой методике [8]. Из парафиновых блоков готовили срезы толщиной 4-6 мкм на микротоме, которые окрашивали гематоксилином и эозином. Подсчет клеток проводили при помощи микроскопа Биомед 6 при увеличении объектива – 90 под масляной иммерсией по методу
С.Б. Стефанова с использованием 25-узловой морфометрической сетки (с шагом 10 мкм),
вмонтированной в окуляр (9х) микроскопа [9].
Полученные результаты систематизировали и подвергли статистической обработке с
помощью t-критерия Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
У животных интактной группы в проксимальном отделе тонкой кишки (табл., рис. 1)
преобладали клетки лимфоидного ряда, из них 36,7% приходилось на средние лимфоциты.
Количество малых лимфоцитов в 4,0 раза меньше, чем средних. Среди молодых форм клеток
преобладали бластные формы, содержание которых было в 1,8 раза больше, чем больших
лимфоцитов. Собственная пластинка слизистой оболочки содержала довольно большое ко93
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
личество плазматических клеток 6,6%. Содержание нейтрофилов, макрофагов, митотически делящихся клеток составило соответственно 0,3, 1,4 и 1,6%. Содержание стромальных
клеток (ретикулоцитов, фибробластов и фиброцитов) составляло в сумме 12,2%.
Рис. 1. Бруннеровы железы в собственной пластинке слизистой оболочки тонкой кишки интактной
мыши (проксимальный отдел). Микрофотография. Фиксация – 10%-ный нейтральный формалин.
Окраска гематоксилином-эозином (х 200)
Рис. 2. Собственная пластинка слизистой оболочки тонкой кишки мыши после введения азатиоприна.
Отек слизистой оболочки и массовая деструкция клеточных элементов (проксимальный отдел).
Микрофотография. Фиксация – 10%-ный нейтральный формалин. Окраска гематоксилином-эозином
(х 200)
Гистологическое исследование препаратов стенки тонкой кишки мышей, подвергшихся
воздействию азатиоприна, свидетельствовало о наличии воспалительно-деструктивных процессов. Наблюдались отек слизистой оболочки, подслизистой основы и массовая деструкция
клеточных элементов (рис. 2). Так, содержание деструктивно измененных и разрушенных
клеток в проксимальном отделе тонкой кишки увеличилось в 4,9 раза по сравнению с контролем. Клеточный анализ диффузной лимфоидной ткани в собственной пластинке слизистой оболочки данного отдела тонкой кишки показал резкое уменьшение количества клеток
лимфоидного ряда: количество больших лимфоцитов уменьшилось в 8,5 раза, средних лимфоцитов – в 2,7 раза по сравнению с контролем. Содержание плазматических клеток уменьшилось в 2,4 раза. Митотически делящиеся клетки в слизистой оболочке кишки в данной
группе животных не выявлены. Для данной группы животных характерно значительное увеличение содержания нейтрофилов (в 11,7 раз). Как известно, среди всех клеточных элементов нейтрофилы первыми появляются в зоне острого воспаления. Кроме того, введение азаВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
94
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
тиоприна вызывало увеличение содержания стромальных клеток: ретикулоцитов – в 1,7 раза
и клеток фибробластического ряда – в 8,0 раз.
После введения пептидного биорегулятора у опытных мышей отмечалась перестройка
клеточного состава лимфоидных клеток, которая характеризовалась для проксимального отдела тонкой кишки увеличением количества больших лимфоцитов в 16,0 раза (рис. 3), средних лимфоцитов – в 2,3 раза и плазматических клеток – в 1,7 раза (по сравнению со 2-й
группой).
Важным показателем действия пептидного биорегулятора на лимфоидную ткань собственной пластинки слизистой оболочки кишки являлась стимуляция репродуктивной функции лимфоидных клеток. После введения пептидного биорегулятора появлялись клетки с
картинами митозов (1,0%), которые отсутствовали в интактной и азатиоприновой группах.
Под воздействием пептидного биорегулятора в проксимальном отделе уменьшилось количество деструктивно измененных клеток – в 1,7 раза (по сравнению со 2-й группой), но их содержание в 2,8 раза все же превосходило данный показатель у интактных животных. Введение пептидного биорегулятора способствовало нормализации относительного числа ретикулярных клеток и уменьшению клеток фибробластического ряда, содержание которых на фоне воздействия азатиоприна уменьшилось в 1,1 раза, но все еще существенно превосходило
данный показатель у интактных животных.
Рис. 3. Собственная пластинка слизистой оболочки мыши, получавшей пептидный
биорегулятор после введения азатиоприна (проксимальный отдел). Микрофотография.
Фиксация – 10%-ный нейтральный формалин. Окраска гематоксилином-эозином (х 200)
На продольных гистологических срезах лимфоидной ткани среднего отдела тонкой
кишки (табл.) у интактных мышей внутренняя поверхность стенки кишки неровная, на ней
видно большое количество крипт. Количество клеток лимфоидного ряда (бласты, большие,
средние и малые лимфоциты и плазматические клетки) в собственной пластинке слизистой
оболочки составило 65,2%.
При гистологическом исследовании препаратов среднего отдела кишки мышей после
введения азатиоприна отмечались признаки иммунодепрессивного состояния. После воздействия азатиоприна клетки лимфоидного ряда встречались гораздо реже, чем в контроле (от
65,2 до 34,2%). На гистологических срезах кишки в собственной пластинке слизистой оболочки содержание деструктивно измененных и разрушенных клеток увеличилось до 18,7%,
что превысило контрольные показатели почти в 3 раза.
Цитологический анализ лимфоидной ткани среднего отдела кишки мышей, получавших после введения азатиоприна пептидный биорегулятор, свидетельствовал о том, что у
этих животных наблюдалось отчетливое восстановление общего числа лимфоидных клеток
от 34,2 до 53,6%. Содержание деструктивно измененных и разрушенных клеток в собственной пластинке слизистой оболочки кишки данной группы экспериментальных животных
снизилось по сравнению с показателями животных 2-й группы в 2,3 раза.
95
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица
Клеточный состав (в %) диффузной лимфоидной ткани собственной пластинки
слизистой оболочки различных отделов тонкой кишки мышей
в контроле и эксперименте (М±m)
Интактные животные (контроль)
После введения азатиоприна
После введения азатиоприна
и пептидного биорегулятора
1-я группа
2-я группа
3-я группа
Клетки/отдел
Ретикулоциты
Бласты
Пр
Ср
Д
Пр
Ср
Д
Пр
Ср
Д
10,4±1,3
8,5±0,9
7,3±0,8
17,8±0,9*
20,2±1,3
23,5±2,3*
14,3±1,2
10,7±0,6
6,2±0,7**
12,3±0,4
5,4±3,1
0,7±0,1
16,7±0,3
12,3±2,7*
10,3±0,4*
11,7±2,3
6,1±1,8
3,9±0,3**
6,8±1,7
7,3±0,2
6,7±0,5
0,8±3,2*
0,2±0,1*
0,9±0,2*
12,8±2,6**
5,4±0,3**
9,4±0,7**
36,7±3,6
35,8±3,6
38,1±3,5
13,8±2,7*
11,5±2,2*
8,9±1,2*
31,5±1,4**
19,0±3,5**
11,6±1,3**
9,1±1,5
10,4±4,2
12,9±1,3
5,2±1,3
9,3±2,9*
11,3±1,7*
8,9±1,1
13,6±2,6**
12,5±1,2**
6,6±1,2
6,3±1,4
8,7±0,9
2,7±0,5*
0,9±0,1*
-
4,6±1,0**
9,5±2,1**
11,2±1,5
Нейтрофилы
0,3±0,1
0,4±0,1
0,2±0,3
3,5±0,9
*
1,8±0,2
3,1±0,8
3,1±0,7
0,7±1,1
-
Макрофаги
1,4±0,2
1,2±0,6
1,1±0,2
1,9±0,3
0,3±0,1
-
0,7±0,2
4,2±0,9
6,2±1,7
Митотически
делящиеся
1,6±0,3
1,5±0,2
-
-
-
-
1,0±0,1
0,8±1,0
0,9±0,1
Деструкции
3,4±1,7
6,4±1,8
9,5±1,8
16,5±1,5*
18,7±1,4*
23,5±2,2*
9,5±2,1**
8,2±2,5**
10,7±2,1**
Фиброциты
1,8±0,6
1,9±0,7
-
14,4±2,3
7,3±0,8
6,8±1,4
13,0±2,0
7,5±1,3
8,3±0,3
Большие
лимфоциты
Средние
лимфоциты
Малые
лимфоциты
Плазмоциты
*
Примечание. «-» в графах означает, что данные клетки не обнаружены;
тельно 1-й или 2-й группы
*, **
p<0,05 относи-
Исследование цитоархитектоники диффузной лимфоидной ткани собственной пластинки слизистой оболочки дистального отдела тонкой кишки (см. табл.) у интактных мышей показало, что большая часть лимфоцитов из всех лимфоидных клеток относится к средним лимфоцитам – 38,1%. Малых лимфоцитов почти в 3 раза меньше (12,9%), чем средних.
Среди молодых форм клеток преобладали большие лимфоциты, которые в 9,5 раза больше
бластных форм клеток. В собственной пластинке слизистой оболочки тонкой кишки у интактных мышей встречались плазматические клетки (8,7%), а также были видны деструктивно измененные клетки 9,5%.
Введение мышам азатиоприна приводило к усилению деструктивных процессов в лимфоидной ткани дистального отдела. Содержание деструктивно измененных и разрушенных
клеток увеличилось после действия азатиоприна в 2,5 раза по сравнению с контрольной
группой. При этом общее содержание лимфоцитов снизилось от 67,1% в интактной группе
до 31,4% в опыте. В собственной пластинке слизистой оболочки тонкой кишки отмечалось
значительное нарушение процессов созревания молодых форм: число больших лимфоцитов
уменьшилось после действия азатиоприна в 7,4 раза, средних лимфоцитов – в 4,3 раза в
сравнении с интактной группой. Количество плазматических клеток незначительное. Число
ретикулоцитов увеличилось в 3,2 раза, и появились фиброциты (6,8%), которые не обнаруживались в интактной группе.
После введения пептидного биорегулятора в собственной пластинке слизистой оболочки дистального отдела тонкой кишки в 2 раза уменьшилось число деструктивно измененных
и разрушенных клеток (по сравнению со 2-й группой) и почти достигло показателей интактной группы мышей. В 1,5 раза увеличилось общее содержание лимфоцитов (от 31,4 до
48,6%), однако число различных популяций лимфоцитов изменялось в разной степени. Так,
доля средних и больших лимфоцитов возросла по сравнению с показателями 2-й группы в
1,3 и 10,4 раза соответственно. Число бластных форм, наоборот, уменьшилось в 2,6 раза. В
диффузной лимфоидной ткани собственной пластинки слизистой оболочки кишки после
действия пептидного биорегулятора появлялись также плазматические клетки – 11,2%.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
96
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В ходе проведенного исследования установлено, что введение азатиоприна способствовало уменьшению содержания клеток лимфоидного ряда в проксимальном отделе тонкой
кишки в 1,9 раза, в среднем – 1,9 раза и в дистальном – 2,1 раза (по сравнению с контролем).
Наибольшее повреждающее действие азатиоприна проявилось в дистальном отделе тонкой
кишки. При коррекции иммунодефицита, вызванного азатиоприном, пептидным биорегулятором, содержание клеток лимфоидного ряда в проксимальном отделе увеличилось в
1,8 раза, в среднем – в 1,6 раза и в дистальном – в 1,5 раза (по сравнению со 2-й группой).
Полученные экспериментальные данные согласуются с результатами исследований
Д.Г. Бильдуевой (2001) [10] и Г.П. Ламажаповой (2001) [11] о том, что нарушения периферической лимфоидной ткани пищеварительной системы (в собственной пластинке слизистой
оболочки подвздошной и слепой кишки), вызванные применением цитостатика азатиоприна,
подвергаются коррекции природными средствами – активной фракцией, полученной из селезенки, и липосомальными структурами, содержащими жир байкальской нерпы.
Таким образом, исследование морфофункционального состояния диффузной лимфоидной ткани в собственной пластинке слизистой оболочки различных отделов (проксимальный, средний, дистальный) тонкой кишки мышей в условиях азатиоприновой иммуносупрессии и коррекции пептидным биорегулятором, позволило выявить изменения, направленные на восстановление ее структуры.
Работа выполнена при поддержке гранта «Молодые ученые и аспиранты ВСГУТУ 2014».
Библиография
1. Сапин М.Р., Никитюк Д.Б. Иммунная система, стресс и иммунодефицит. – М.: АПП «Джангар», 2004. 184 с.
2. Лебедева С.Н., Гомбоева (Улзытуева) Д.А. Выделение регуляторных пептидов из тимуса
свиней // Актуальные вопросы электрофизиологии и незаразной патологии животных // Материалы
междунар. науч.-практ. конф., посв. 70-летию зав. кафедрой терапии и клинической диагностики
проф. Ю.А. Тарнуева. В 2 ч. Ч.II. – Улан-Удэ: Изд-во БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2009. – С. 49 51.
3. Улзытуева Д.А., Лебедева С.Н. Состояние нервной и иммунной систем при воздействии
пептидного биорегулятора в эксперименте // Современные проблемы науки и образования. – 2012.
№1. URL: www.science-education.ru/101-5474
4. Улзытуева Д.А., Лебедева С.Н. Белково-пептидный биорегулятор из тимуса свиней как
функциональный ингредиент в производстве вареных колбас // Вестник ВСГУТУ. Улан-Удэ, 2013.
№ 5. С. 147 152.
5. Колобов С.В., Ярема И.В., Зайратьянц О.В. Основы регионарной иммунотерапии (иммуномодулирующая терапия заболеваний органов дыхания и пищеварения). М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ,
2001. – 184 с.
6. Рабсон А., Ройт А., Делвз П. Основы медицинской иммунологии. – М.: Мир, 2006. 320 с.
7. Методические рекомендации по экспериментальному изучению иммунотоксических
свойств фармакологических средств. – М., 1992. – 39 с.
8. Меркулов Г.А. Курс патологогистологической техники. – М: Медицина, 1961. – 150 с.
9. Стефанов С.Б. Морфометрическая сетка случайного шага как средство ускоренного измерения элементов // Цитология. 1974. № 6. С. 89 93.
10. Бильдуева Д.Г. Разработка кормовой добавки на основе цеолитов и оценка ее иммуномодулирующей активности: автореф. дис. ... канд. биол. наук. – Улан-Удэ, 2001. – 23 с.
11. Ламажапова Г.П. Создание и характеристика липосомальных структур из жира байкальской нерпы: автореф. дис. … канд. биол. наук. – Улан-Удэ, 2001. – 23 с.
Bibliography
2004.
1. Sapin M.R., Nikityuk D.B. Immune system, stress and immune deficiency. – M.: АPP «Jangar»,
184 p.
97
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
2. Lebedeva S.N., Gomboeva (Ulzytueva) D.A. Isolation of regulatory peptides from the thymus of
pigs // Materials of the international scientific and practical conference devoted to the 70 anniversary of the
head of the department of therapy and clinical diagnostics, Prof. Y.A. Tarnuev (June 26-28, 2009, UlanUde). In 2 p. P. II. Ulan-Ude, 2009. P. 49–51.
3. Ulzytueva D.A., Lebedeva S.N. The nervous and immune systems when exposed to peptide
bioregulators in the experiment // Modern problems of science and education. 2012. N 1. URL:
www.science-education.ru/101-5474
4. Ulzytueva D.A., Lebedeva S.N. Protein and peptide bioregulator from pigs thymus as functional ingredient in production of cooked sausages // ESSUTM Press. – Ulan-Ude, 2013. N 5. P. 147 152.
5. Kolobov S.V., Yarema I.V., Zairatiyanc O.V. Basics of regional immunotherapy. M., 2001.
184 p.
6. Rabson A., Reuth A., Delvz P. Basics of medical immunology. M.: Mir, 2006. – 320 p.
7. Guidelines for the experimental study of immunotoxic properties of pharmacological preparations.
– М., 1992. – 39 p.
8. Merkulov G.A. Course of histopathologic technology. – М.: Medicine, 1961. – 150 p.
9. Stefanov S.B. Morphometric grid of random step as means of rapid measurement of elements // Cytology. 1974. N 6. P. 89 93.
10. Bildueva D.G. Development of feed additive based on zeolites and evaluation of its
immunomodulatory activity: Author’s abstract ... Cand. Sc. Biology – Ulan-Ude, 2001. – 23 p.
11. Lamazhapova G.P. Establishment and characterization of liposomal structures of Baikal seal fat:
Author’s abstract … Cand. Sc. Biology. Ulan-Ude, 2001. – 23 p.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
98
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Г.П. Ламажапова, д-р биол. наук, доц., e-mail: [email protected]
С.Д. Жамсаранова, д-р биол. наук, проф. e-mail: [email protected]
УДК 577.125.33:602.628:615.272.4
НАНОКАПСУЛИРОВАННЫЕ ПРИРОДНЫЕ ЛИПИДЫ
Создание супрамолекулярных наноразмерных систем, таких как липосомы, на основе липидов
нерпы, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты семейства ω-3, решает задачу целенаправленной доставки биологически активных соединений в патологические очаги организма. Наличие тропности и возможности проникновения в ткани и клетки-мишени у липосомальных форм
биологически активных веществ и лекарственных препаратов дает ряд преимуществ по сравнению
с применением их в интактном виде. Показана перспективность микрокапсулированных форм природных липидов в разработках медицинской и пищевой направленности.
Ключевые слова: полиненасыщенные жирные кислоты, бионанокапсулы, липосомы, нанотехнологии, липиды.
G.P. Lamazhapova, Dr. Sc. Biology, Assoc. Prof.
S.D. Zhamsranova, Dr. Sc. Biology, Prof.
NANOENCAPSULATED NATURAL LIPIDS
Creation of supramolecular nano-scale systems, such as liposomes, based on seal lipids, containing
ω-3 polyunsaturated fatty acids solves a problem of targeted delivery of biologically active compounds into
the pathological centers of the body. Affinity and also tissue and target cells penetration capabilities in liposomal bioactive agents and drugs have several advantages over their use in intact form. The prospect of microencapsulated forms of natural lipids in medical and food areas development is shown.
Key words: polyunsaturated fatty acids, bionanocapsules, liposomes, nanotechnology, lipids.
Важная биологическая роль полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), не синтезирующихся в организме человека, которые должны обязательно поступать с пищей, постоянно доказывается всеми учеными, работающими в этой области, уже с начала XX в. Они необходимы для нормального протекания обменных процессов, за что и были названы незаменимыми, или эссенциальными, жирными кислотами (ЭЖК). Благодаря наличию нескольких
двойных связей они, по сравнению с другими жирными кислотами, являются более лабильными в биологических процессах, протекающих в организме человека.
ПНЖК играют важную роль в обеспечении нормального углеводно-жирового обмена, а
также в регулировании окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме человека, обладают способностью повышать выведение холестерина из организма,
переводя его в легкорастворимые соединения. Это свойство имеет большое значение в профилактике атеросклероза [1, 2]. Кроме того, ПНЖК оказывают нормализующее действие на
стенки кровеносных сосудов, повышая их эластичность и снижая проницаемость. Имеются
данные, что недостаток этих кислот ведет к тромбозу коронарных сосудов, так как жиры,
богатые насыщенными жирными кислотами, повышают свертываемость крови. Поэтому
ПНЖК рассматриваются как средства предупреждения ишемической болезни сердца [3, 4].
ω-3-жирным кислотам принадлежит особая роль в снижении риска ожирения, поскольку их дефицит способствует развитию гиперинсулинемии и инсулинорезистентности, что
предрасполагает к увеличению массы жировой ткани. ω-3-жирные кислоты также подавляют
активность ГМГ-КоА-редуктазы – одного из ключевых ферментов синтеза холестерина. Накоплены данные, свидетельствующие, что ПНЖК (например, линоленовая кислота) способны подавлять процессы липогенеза, увеличивая активность жиромобилизующей липазы [5,
6]. В связи с этим заслуживают внимания данные биохимиков из калифорнийского университета [5], показавших на модели лабораторных мышей, что присутствующее в составе при99
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
родных жиров производное жирной кислоты – олеоилэтаноламид – способно связываться с
клетками нервных центров головного мозга, ответственных за чувство голода. При достаточном или избыточном поступлении в организм олеоилэтаноламида возникает чувство сытости, даже если на самом деле организм не получал достаточного количества энергии.
Предполагается, что олеоилэтаноламид может стать основой новых препаратов для снижения веса.
Известно, что для снижения риска гипертонической болезни рекомендуется ограничивать потребление насыщенных жиров и одновременно обеспечивать поступление в организм
достаточных количеств ПНЖК, являющихся субстратом для синтеза простагландинов с гипотензивным действием. Согласно рекомендациям [7, 8], у лиц, склонных к гипертонической
болезни или страдающих ею, лишь 30% общей калорийности пищи должно приходиться на
жировой компонент (8-10% насыщенные жирные кислоты, 10-15% - мононенасыщенные
жирные кислоты и 7-9%
ПНЖК). Оптимальным считается поступление ω-6 и ω-3ненасыщенных жирных кислот в соотношении 6:1.
С увеличением в пищевом рационе ω-3-ПНЖК (в основном ЭПК и ДГК) за счет включения в него рыбьего жира, льняного или рапсового масел улучшаются реологические характеристики крови, снижается уровень гиперинсулинемии и артериального давления.
Включение в диету лиц, страдающих гипертонической болезнью, ПНЖК класса ω-3 уже через месяц приема сопровождалось достоверным снижением систолического и диастолического артериального давления. У больных артериальной гипертензией, склонных к нарушению мозгового кровообращения, полугодовой прием ω-3 снижал уровень артериального
давления, достоверно увеличивал мозговой кровоток, приводил к исчезновению зон ишемии.
При этом положительный эффект ω-3-жирных кислот преимущественно сказывался на состоянии микрососудистой части кровеносного русла, а не на магистральном кровотоке.
Включение в пищевой рацион альфа-линолевой кислоты, рыбьего жира, чеснока и умеренных доз алкоголя способствует снижению артериальной жесткости [9, 10].
Следует отметить, что метаболизм ω-6 и ω-3 жирных кислот происходит с участием
одних и тех же ферментов, что вызывает протекание конкурирующих реакций между двумя
этими семействами. Избыток жирных кислот одного класса может тормозить превращения
кислот другого класса, снижая их активность и варьируя биологическое действие [11].
Известно, что эйкозаноиды (производные ПНЖК) выполняют роль местных тканевых
гормонов, которые регулируют многочисленные функции, включая тонус кровеносных сосудов, мускулатуры бронхов и матки, степень воспалительной реакции, уровень активности
клеток иммунной системы, процессы тромбообразования и ряд других. Установлено, что направленность действия эйкозаноидов семейства ω-6 и ω-3 прямо противоположная. Простагландины, образующиеся из ω-6 жирных кислот, сужают просвет кровеносных сосудов и
бронхов, усиливают воспаление и тромбообразование. Простагландины производные ω-3
жирных кислот расширяют бронхи и кровеносные сосуды, уменьшают воспаление, снижают агрегацию тромбоцитов и уменьшают образование тромбов в кровеносных сосудах.
Иногда первые называют «плохими» простагландинами, а вторые «хорошими». Однако
такая оценка является неверной: ведь известно, что именно на принципе противоположности
действия основаны процессы регуляции тканевого гомеостаза. Поэтому важно не противопоставлять эти два класса жирных кислот, а соблюдать баланс между ними.
Для обеспечения поступления ПНЖК, в особенности ω-3 жирных кислот, диетологами
рекомендуется не менее 2-3 раз в неделю употреблять жирную морскую рыбу северных регионов (форель, сельдь, лосось, сардины). При невозможности включения в рацион указанных сортов рыбы следует заменять ее рыбьим жиром или другими биологически активными
добавками, содержащими оптимальное количество ω-3-жирных кислот, такими как «Эйконол» (3-5 капсул в сутки) [12]. Хорошими источниками ПНЖК являются льняное и оливковое масло, различные орехи и семена [2, 13]. При этом авторы предупреждают, что увеличение содержания ПНЖК в пищевом рационе свыше 10% может сопровождаться опасностью
активации патологических процессов пероксидного окисления липидов.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
100
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Анализ результатов исследований химического состава покровного жира и ткани печени байкальской нерпы позволяет заключить, что вторичное липидное сырье нерпы представляет огромный потенциал для использования его в пищевых, кормовых и лечебных целях
благодаря высокой биологической ценности за счет большого процента содержащихся в них
эссенциальных полиеновых жирных кислот [14, 15], а также оптимального соотношения
ω-6/ω-3 жирных кислот.
Методы микрокапсулирования базируются на современных достижениях нанотехнологий и являются наиболее приоритетными для создания лекарственных средств, биологически
активных добавок и функциональных продуктов питания. Преимуществом наноформ биологически активных веществ является то, что они, попадая в организм человека, действуют на
молекулярно-клеточном уровне, что обеспечивает целенаправленную доставку активных
компонентов к определенным участкам клеток, пораженных различными патологиями. Особенность метода инкапсулирования состоит в том, что в одной капсуле одновременно можно
совмещать разные, ранее несовместимые вещества. При этом микрокапсулированные одновременно минералы, витамины и другие биологически активные вещества позволяют обогащать продукты лечебного питания, а также создавать различные лекарственные средства с
широким спектром положительных действий.
Авторами разработаны способы получения бионанокапсул на основе природных липидов с высоким содержанием биологически активных ω-3 ПНЖК. Как показали проведенные
исследования, создание липосом на основе жира нерпы позволило получить средство, сочетающее преимущества липосомальной структуры и эффект биологически активных ПНЖК.
В проведенных экспериментах на лабораторных животных установлены фармакологическая активность и фармакотерапевтическая эффективность липосомальных средств, содержащих ПНЖК жира нерпы. Как показали результаты исследований, применение липосом
способствовало усилению секреции и улучшению биохимического состава желчи экспериментальных животных с токсическим гепатитом (табл. 1).
Таблица 1
Влияние липосом на основе липидов байкальской нерпы
на биохимический состав желчи у белых крыс при токсическом гепатите,
вызванном тетрахлорметаном (ТХМ) (n=5)
Условия опыта
7-е сут
Интактные животные
Контроль (ТХМ)
ТХМ + Холосас
ТХМ + Липосомы
14-е сут
Контроль (ТХМ)
ТХМ + Холосас
ТХМ + Липосомы
21-е сут
Контроль (ТХМ)
ТХМ + Холосас
ТХМ + Липосомы
Общее количество
желчи, выделенное
за 4 ч
мг/100 г
Содержание
желчных кислот
Содержание
билирубина
Содержание
холестерина
1440 54
1134 24
1314 118*
1560 148*
62,7
54,15
48,45
85,5
20
5
6
6
5,15
11,55
10,4
12,25
900 19
1410 51*
1518 26*,**
57
85,5
85,5
5
6
6
9,9
9,85
8,1
1242 81
1302 76
1494 94*,**
62,7
96,9
108,3
7
18
13
0,8
1,85
3,9
мг %
Примечание. * достоверное отклонение значения относительно контрольного значения в
соответствующие сроки эксперимента (р≤0,05); ** достоверное отклонение значения относительно
значения в группе животных, получавших Холосас, в соответствующие сроки эксперимента (р≤0,05)
101
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В условиях длительного холодового стресса введение животным исследуемых липосом приводило к повышению физической работоспособности, улучшению психоэмоционального состояния и стимуляции ориентировочно-исследовательского поведения, что указывает на адаптогенные свойства разработанного средства (табл. 2).
Таблица 2
Нейротропная активность липосом на основе липидов нерпы
на фоне стресса (n=10)
Посещение
периферической части
поля (у.е.)
Посещение
центральной части
поля (у.е.)
Груминг
(у.е.)
Эмоции
(у.е.)
Интактная
95,20±0,80
3,56±0,20
27,49±0,30
1,96±0,20
Контроль
85,70±3,10*
2,34±0,20*
24,45±0,10*
1,85±0,20
*
2,00±0,10
Группы
животных
ЛС
86,45±8,70
2,96±0,30
*,**
24,78±0,20
Примечание. * достоверное отклонение значения в экспериментальной группе по отношению к интактным животным (p≤0,05); ** достоверное отклонение значения в экспериментальной
группе по отношению к контрольной группе животных (p≤0,05)
На моделях раневых повреждений у крыс при применении ранозаживляющего геля,
содержащего липосомальную форму липидов нерпы, было отмечено ускорение по сравнению с контролем развития грануляционной ткани и созревания рубца после линейных кожных ран, а также ранняя эпителизация раневых дефектов при заживлении плоскостных кожно-мышечных ран и химических ожогов кожи (рис. 1).
300,000
0,340
200,000
0,310
100,000
0,280
0,000
Прочность рубца, кг
Площадь ран, кв. мм
0,370
Площадь плоскостной
раны, кв. мм
Площадь ран при
химическом ожоге, кв.
мм
Прочность рубца, кг
0,250
Контроль
Гель с
липосомами
Группы животных
Рис. 1. Изменение площадей плоскостной и постожоговой ран и прочности рубца
после линейной раны при воздействии геля с липосомами
При использовании липосом, содержащих ЭЖК в липосомальной форме, после воспроизведения модели гиперхолестеринемии у экспериментальных животных наблюдался
выраженный антиатерогенный эффект. Снижение вероятностного риска атеросклероза у животных, получавших липосомы с ПНЖК и витаминами Е и А, по-видимому, связано с понижением содержания атерогенной фракции холестерина (рис. 2).
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
102
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Уровень липидов,ммоль/л
3,5
3
2,5
2
1,5
контроль
1
3 группа
0,5
0
Показатели липидных фракций
Рис. 2. Показатели уровня липидных фракций и индекса атерогенности (ИА) в сыворотке крови
экспериментальных животных, получавших липосомы на основе липидов нерпы (3 группа),
относительно контрольной группы
22
21
20
19
18
17
16
15
Содержание ТБКактивных продуктов,
мкмоль/л
Содержание ТБК-активных
продуктов, мкмоль/л
Превентивное применение ПНЖК в липосомальной форме в той же модели приводило
к достоверному понижению уровня продуктов перекисного окисления липидов в крови и печени животных, что указывает на антиоксидативный эффект разработанных средств
(рис. 3, 4).
интакт
контроль группа1
интакт
контроль
группа1
Группы экспериментальных
животных
Группы экспериментальных
животных
Рис. 3. Показатель уровня малонового
диальдегида в сыворотке крови
экспериментальных животных,
получавших Твин-80 (контроль)
и липосомальную суспензию (группа 1)
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
Рис. 4. Показатель уровня
малонового диальдегида в печени
экспериментальных животных, получавших
Твин-80 (контроль)
и липосомальную суспензию (группа 1)
При использовании в липосомальных структурах ПНЖК липидов нерпы сохраняется
функция липосом как контейнеров для транспортной доставки биологически активных
средств. При включении пептидного биорегулятора и растительных средств в липосомы, содержащие липиды нерпы, повышалась их фармакологическая и фармакотерапевтическая
эффективность. Отмечено ускорение протекания регенеративных процессов в ранах при
применении липосомальной формы экстракта какалии копьевидной по сравнению со «свободной» формой растительного средства. Липосомальная форма экстракта из черных листьев бадана толстолистного (ЭБТ) оказывала более выраженное стресспротекторное действие,
чем его «свободная» форма (рис. 5).
103
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
продолжительность плавания, мин
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
60,00
50,00
7 день
40,00
14 день
30,00
21 день
20,00
10,00
0,00
интактная
контроль
ЛС
ЭБТ
ЛС+ЭБТ
Рис 5. Продолжительность плавания крыс
при длительном холодовом стрессе на фоне введения липосом (ЛС), ЭБТ
и липосомальной формы экстракта черных листьев бадана толстолистного (ЛС+ЭБТ)
Одним из путей повышения содержания ПНЖК в конечных продуктах выступают методы их концентрирования. Методом комплексообразования с мочевиной был получен концентрат ПНЖК из жира нерпы. Как показали исследования, общий уровень ненасыщенных
жирных кислот в концентрате существенно повышается по сравнению с нативным жиром
(табл. 3). Установленные физико-химические показатели концентрата ПНЖК соответствуют
гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.
Таблица 3
Жирнокислотный состав жира, концентрата ПНЖК,
комплекса насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот с мочевиной,
% от общего содержания жирных кислот
Вид жирных кислот (ЖК)
Сумма насыщенных ЖК
Сумма мононенасыщенных ЖК
Сумма полиненасыщенных ЖК
Сумма ω-3 ПНЖК
Сумма ω-6 ПНЖК
Соотношение ω-6/ ω-3 (1 – 5:1)
Жир нерпы
19,162
59,616
21,222
10,332
9,762
0,94:1
Концентрат
7,33
64,565
28,105
12,2
15,905
1,3:1
Таким образом, результаты проведенных изысканий указывают на перспективность
дальнейшего глубокого изучения микро- и нанокапсулированных форм природных липидов
при разработке биологически активных добавок, лекарственных средств и продуктов функционального питания.
Библиография
1. Титов В.Н. Жирные кислоты, холестерин и атеросклероз // Пищевые ингредиенты. Сырье и
добавки. – 2005. №2. – С. 36 38.
2. Шендеров Б.А. Функциональное питание и его роль в профилактике метаболического синдрома. – М.: ДеЛи принт, 2008. – 319 с.
3. Погожева А.В. Основы рациональной диетотерапии при сердечно-сосудистых заболеваниях
// Клиническая диетология. – 2004. – Т.1, № 2. – С. 17 29.
4. Карпов Ю.А. Профилактика осложнений после перенесенного инфаркта миокарда: роль
омега-3-полненасыщенных жирных кислот // Сердце. – 2005. – Т.4, № 5. – С. 264 266.
5. Sampath H., Ntambi J.V. Polyunsaturated fatty acid regulation of genes of lipid metabolism // Ann.
Rev. Nutr. – 2005. – Vol. 25. – P. 317 340.
6. Goodrow E.F., Wilson T.A., Houde S.C. et al. Consumption of One Egg per day Increases Serum
Lutein and Zeaxanthin Concentrations in Older Adults without Altering Serum Lipid and Lipoprotein Cholesterol Concentrations // J. Nutr. – 2006. – Vol. 136. – P. 2519 2524.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
104
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
7. Wijendran V., Hayes K.C. Dietary n-6 and n-3 fatty acid balance and cardiovascular health // Ann.
Rev. Nutr. – 2004. – Vol. 24. – P. 597 615.
8. Арутюнов Г.П., Костюкевич О.И., Хадышьян Г.Г. Немедикаментозные методы коррекции
системного воспаления при заболеваниях сердечно-сосудистой системы // Сердце. – 2005. – Т. 4, № 5.
– С. 268 272.
9. Лопатин Ю.М., Илюхин О.В. Контроль жесткости сосудов. Клиническое значение и способы коррекции // Сердце. – 2007. – Т. 6, № 3. – С. 128 132.
10. Carrero J.J., Fonolla J., Marti J.L. et al. Intake of Fish Oil, Oleic Acid, Folic Acid, and Vitamins
B-6 and E for 1 Year decreases Plasma C-Reactive Protein and Reduces Coronary Heart Diseases Risk Factors in Male Patients in a Cardiac Rehabilitation Program // J. Nutr. – 2007. – Vol. 137. – P. 384 390.
11. Шабров А.В., Дадали В.А., Макаров В.Г. Биохимические основы действия микрокомпонентов пищи. – М.: Леовит нутрио, 2003. – 165 с.
12. Дмитриева О.Ю. Немедикаментозные методы профилактики и лечения метаболического
синдрома / ред. Г.Е. Ройтберг // Метаболический синдром. – М.: МЕДпресс-информ, 2007. –
С. 161 180.
13. Прохорович Е.А. Полиненасыщенные жирные кислоты класса омега-3 в профилактике и лечении артериальной гипертонии и ее осложнений // Практикующий врач. – 2006. №1. – С. 2 4.
14. Раднаева Л.Д., Пестерева О.В., Чиркина Т.Ф. и др. Исследование химического состава жира байкальской нерпы // Химия в интересах устойчивого развития. – 1999. №7. – С. 713 717.
15. Кабирова И.Р. Характеристика и промышленное использование печени байкальской нерпы
на пищевые цели: дис … канд. тех. наук. – Улан-Удэ, 2005 – 118 с.
Bibliography
1. Titov V.N. Fatty acids, cholesterol and atherosclerosis // Food ingredients: raw materials & additives. 2005. N 2. P. 36 38.
2. Shenderov B.A. Functional food and its role in the prevention of metabolic syndrome. M.: DeLi
print, 2008 319 p.
3. Pogozheva A.V. Fundamentals of rational diet therapy in case of cardiovascular diseases // Clinical
Nutrition. – 2004. Vol. 1, N 2. P. 17 29.
4. Karpov Yu.A. Prevention of complications after myocardial infarction: the role of omega-3 polyunsaturated fatty acids // Heart. – 2005. Vol.4, N 5. P. 264 266.
5. Sampath H., Ntambi J.V. Polyunsaturated fatty acid regulation of genes of lipid metabolism // Ann.
Rev. Nutr. – 2005. – Vol. 25. – P. 317 340.
6. Goodrow E.F., Wilson T.A., Houde S.C. et al. Consumption of One Egg per day Increases Serum
Lutein and Zeaxanthin Concentrations in Older Adults without Altering Serum Lipid and Lipoprotein Cholesterol Concentrations // J. Nutr. – 2006. – Vol. 136. – P. 2519 2524.
7. Wijendran V., Hayes K.C. Dietary n-6 and n-3 fatty acid balance and cardiovascular health // Ann.
Rev. Nutr. – 2004. – Vol. 24. – P. 597 615.
8. Arutyunov G.P., Kostyukevich O.I., Hadyshyan G.G. Drug-free methods of correction of systemic
inflammation in case of the cardiovascular system diseases // Heart. – 2005. Vol. 4. N 5. P. 268 272.
9. Lopatin Yu.M., Iluhin O.V. Control of vessel stiffness. The clinical significance and methods of
correction // Heart. 2007. Vol. 6, N 3. P. 128 132.
10. Carrero J.J., Fonolla J., Marti J.L. et al. Intake of Fish Oil, Oleic Acid, Folic Acid, and Vitamins
B-6 and E for 1 Year decreases Plasma C-Reactive Protein and Reduces Coronary Heart Diseases Risk Factors in Male Patients in a Cardiac Rehabilitation Program // J. Nutr. – 2007. – Vol. 137. – P. 384 390.
11. Shabrov A.V., Dadali V.A., Makarov V.G. Biochemical basis of food micro-components influence.
M.: Leovit nutrio, 2003. 165 p.
12. Dmitrieva O.Yu. Non-pharmacological methods of prevention and treatment of metabolic syndrome / Ed. by G.E. Roytberg // Metabolic syndrome. M.: MEDpress-Inform, 2007. P. 161 180.
13. Prokhorovich E.A. Polyunsaturated omega-3 fatty acids for prevention and treatment of hypertension and its complications // Practitioner. 2006. N 1. P. 2 4.
14. Radnaeva L.D., Pestereva O.V., Chirkina T.F. et al. The research of Baikal seals’ fat chemical
composition // Chemistry for sustainable development. 1999. N 7. P. 713 717.
15. Kabirova I.R. Characteristics and industrial use of Baikal seals’ liver for food purposes: Diss. ...
Cand. Sc. Eng. Ulan-Ude, 2005. 118 p.
105
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В.Ж. Цыренов, д-р биол. наук, проф.
А.А. Санданов, канд. биол. наук, ст. преподаватель
В.А. Козин, канд. мед. наук, доц.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 615.9+577,472 (28):614+577.4
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОТИДА
И ЕГО ИНГИБИРОВАНИЕ
Осуществлен микробиологический синтез никотинамидадениндинуклеотида (НАД) различными коринеподобными бактериями. Исследовано ингибирующее действие НАД и НАДФ. Установлено,
что их действие направлено на аденилаткиназу.
Ключевые слова: Corynebacterium ammoniagenes, НАД, salvage биосинтез, ингибирование, аденилаткиназа.
V.Zh. Tsyrenov, Dr. Sc. Biology, Prof.
A.A. Sandanov, Cand. Sc. Biology, Senior Teacher
V.A. Kozin, Cand. Sc. Medicine, Assoc. Prof.
NAD MICROBIOLOGICAL SYNTHESIS AND ITS INHIBITION
The article describes the microbiological synthesis of NAD by various coryneform bacteria. The inhibitory effect of NAD and NADP is studied. It is established that their action is directed to adenylate kinase.
Key words: Corynebacterium ammoniagenes, NAD, salvage biosynthesis, inhibition, adenylate kinase.
Никотинамидадениндинуклеотид (НАД) это ценное биологически активное вещество, которое находит применение в медицине в качестве лекарства-иммуномодулятора, а также как реактив и компонент диагностикумов. В настоящее время производство НАД в России отсутствует.
Перспективным методом получения НАД является сэлвидж-синтез, осуществляемый
штаммами-продуцентами из группы коринеподобных бактерий.
В статье приведены сравнительные исследования различных штаммов коринеподобных
бактерий на предмет возможности их использования в качестве биологических объектов для
постановки микробиологического синтеза НАД. Исследованы особенности процессов регуляции фосфорилирования в аденилатной ветви сэлвидж-синтеза НАД, в частности, ингибирование синтеза.
Материалы и методы
Микроорганизмы, культивирование
Объектом исследования явились штаммы коринебактерий: Corynebacterium
ammoniagenes ВСТИ 403, Corynebacterium flavum ВСТИ 301, Corynebacterium species
ВСТИ 4, коллекция кафедры биотехнологии ВСГУТУ, коллекция ФГУП «ГосНИИгенетика». Corynebacterium ammoniagenes АТСС 6872 коллекция Института биохимии им А.Н. Баха, а также типичные представители родов коринеподобных бактерий Arthrobacter citreus
278, Corynebacterium insidiosum 246, Corynebacterium stationis 336, Corynebacterium linens
242 Rhodococcus globerulus 226.
Подготовка питательной среды
Посевная среда [1] содержала: 20 г D-глюкозы моногидрат, 10 г казеинового пептона,
10 г дрожжевого экстракта и 2,5 г NaCL на 1 л воды. Перед стерилизацией pH доводили до
7,23 Н NaOH. Инокулят (10%) готовили на посевной среде. Культуру микроорганизмов объемом по 50 мл выращивали в колбах Эрленмейера объемом 750 мл.
Ферментационная среда в 1 л содержала: 100 г глюкозы моногидрата, дрожжевого экстракта, 10 г KH2PO4, 10 г K2HPO4, 10 г MgSO4·7H2O; 6 г мочевины, стерилизованной отдельВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
106
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
но, и биотин (30 мкг/л) добавляли после фильтрации, начальный рН 7,4. Для удовлетворения
потребности C. ammoniagenes в марганце в эту среду добавляли 2 мкМ MnCL2.
Среду по 50 мл разливали в качалочные колбы на 750 мл, доводили рН 5 н, NaOH до
7,6 и стерилизовали в течение 15 мин при 1 атм. Мочевину стерилизовали отдельно при
0,5 атм в течение 15 мин и добавляли в колбы (0,6%) после стерилизации. Биотин стерилизовали пропусканием через 0,22 мкм фильтр и добавляли в колбы в количестве 30 мкг/л. Фосфаты (К2НРО4+ КН2РО4) готовили отдельно и добавляли в колбы к основной части ферментационной среды.
Условия ферментации
Культуру с 2-суточного косяка петлей переносили в 50 мл посевной среды и помещали
на качалку (220 об/мин). После суток роста при 30±1°С посевной культурой в количестве
10 об.% инокулировали среду для биосинтеза. Для осуществления сэлвидж-синтеза в среду
для биосинтеза добавляли предшественники: аденин никотинамид по 2 мг/мл соответственно на 2-е сут ферментации. Продолжительность ферментации составляла 2-4 сут.
Определение роста
Наблюдения за ростом клеток проводили измерением оптической плотности при
578 нм. Отбирали 1 мл аликвоту культуральной жидкости, разбавляли ее 3 мл дистиллированной воды и добавляли 100 мкл 2 Н HCL с целью растворения осажденных кристаллов.
Для предотвращения слипания клеток бактерий добавляли 5 мкл Твин 80 (20% вес/объем).
Осадок после низкоскоростного центрифугирования ресуспендировали в 1 мл дистиллированной воды и измеряли мутность. Для вычисления сухого веса пользовались калибровочной
кривой.
Идентификация и количественное определение НАД и нуклеотидов
Идентификацию и количественное определение НАД и нуклеотидов осуществляли после отделения клеток на низкоскоростной центрифуге. Высокопроизводительная жидкостная
хроматография (ВЭЖХ) НАД с градиентной элюцией выполнялась по методу [4] с использованием хроматографа Agilent 1100 (производство США), оснащенного ультрафиолетовым
детектором переменной частоты, установленным на 254 нм. Сольвент А содержал 20 мл
концентрированной фосфорной кислоты в 800 мл деионизованной воды доведенным до
4,0 рН с помощью 25% NaOH, и объемом, доведенным до 1 л. Сольвент В содержал равные
объемы ацетонитрила и метанола. Все реактивы пропускали через фильтр (5 мкм). Нуклеотиды элюировали при 37 ºС на колонке С 18 5 µ. Для использования в качестве стандартов в
сольвенте А растворяли рибонуклеотиды 5'-АМФ и АТФ (0,1 М стандартный раствор). Скорость элюции во всех опытах устанавливали 0,7 мл/мин.
Результаты и обсуждение
Исследование способности коринеподобных бактерий к сэлвидж-синтезу НАД
В качестве объектов исследования по отбору активного штамма-продуцента НАД использовано 11 культур коринеподобных бактерий. Изучение роста бактерий показало, что
все отобранные штаммы-продуценты накапливали биомассу в заданных условиях. Характеры кривых роста выбранных штаммов-продуцентов идентичны. Наибольший рост был показан у С. Аmmoniagenes ВСТИ 404, а наименьший – у Arthrobcter citreus 278.
Исследование биосинтеза показало, что накопление НАД лучше всего происходит в
присутствии детергентов. Наиболее эффективным оказался цетилпиридиний хлорид в концентрациях 1-2 мг/мл (табл.). Результаты ВЭЖХ показали, что в условиях ферментации, когда в культуру микроорганизмов вносятся предшественники – аденин и никотинамид, наблюдается биосинтез НАД (рис. 3).
При использовании в синтезе С. аmmoniagenes (Brevibacterium) АТСС 6872, многократно описанного штамма-продуцента нуклеотидов и НАД, а также продуцента нуклеотидов, С. аmmoniagenes ВСТИ 404 наблюдается значительное накопление НАД. Другие микроорганизмы синтезировали небольшие количества НАД (до 0,5 мг/мл), АТФ, а также следовые количества УФ-поглощающих веществ (рис. 1).
107
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица
Динамика накопления НАД в процессе микробиологического синтеза
Микроорганизмы
Выход НАД, мг/мл
24 ч
К
0,16
0,64
0,26
0,76
0,05
0,05
0,37
0,24
0,34
0,2
12 ч
О
1,38
1,9
0,35
1,56
0,05
0,09
0,35
0,4
0,17
0,1
C. ammoniagenes АТСС 6872
C.ammoniagenes ВСТИ 404
C. flavum ВСТИ 301
C. ammoniagenesВСТИ 403
A. citreus 278
C. insidiosum 246
C. stationis 336
C. linens 242
R. globerulus 226
Arthrobcter species ВСТИ 5
К
0,21
0,2
0,31
0,18
0,25
0,25
0,17
0,11
0,15
0,12
О
2,04
3,16
0,52
3,27
0,11
0,19
0,38
0,31
0,29
0,25
Примечание. О опыт, ферментация в присутствии детергента; К
отсутствие детергента. Аденин, никотинамид ЦПХ добавляли по 2 мг/мл
48 ч
О
2,59
2,68
0,43
3,04
0,20
0,09
0,31
0,19
0,26
0,11
К
0,71
0,67
0,37
0,60
0,01
0,07
0,4
0,22
0,31
0,21
контроль, ферментация в
В ходе исследования динамики рН было показано, что в процессе ферментации НАД в
первые 12 ч происходит увеличение рН 6,7 до 8,4 у C. ammoniagenes АТСС 6872 и с 7 до 8,5
у C. ammoniagenes ВСТИ 403. После 12 ч культивирования наблюдали стабилизацию рН
до 7 в обоих случаях ферментации: при использовании штаммов-продуцентов C.
ammoniagenes АТСС 6872 и C. ammoniagenes ВСТИ 404.
Установлено, что наибольшей способностью к синтезу НАД обладают штаммы
C. ammoniagenes ВСТИ 404 и C. ammoniagenes ВСТИ 403. Их положительным свойством является то, что их способность синтезировать нуклеотиды не лимитируется содержанием
Mn++ в среде культивирования.
Накопление НАД в условиях сверхсинтеза не достигало 100% выхода от количества
внесенных предшественников. Это позволило предположить, что при сверхсинтезе НАД
действуют регуляторные механизмы, одним из которых, возможно, является ретроингибирование.
Внесение в культуральную среду экзогенных НАД, НАДФ и НАДН показало, что эти
соединения ингибировали сверхсинтез НАД. Ингибирующий эффект НАД проявляется при
концентрации его 4 мг/мл. НАДФ оказывал более сильный эффект (рис. 1).
Известно, что ферменты сэлвидж-синтеза НАД находятся под контролем АТР, потому
представлялось интересным выяснить, направлено ли обнаруженное нами ретроингибирующее действие НАД и НАДФ на образование АТР, являющегося промежуточным метаболитом синтеза НАД.
120
Выход NAD, %
Выход НАД, %
100
80
60
40
20
2
I
0
Рис. 1. Влияние НАД (I) и НАДФ (2) на сверхсинтез НАД (время синтеза 45 ч)
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
108
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В отсутствие пиридинового предшественника и в присутствии АМФ наблюдался
сверхсинтез АТР. При изучении влияния НАД и НАДФ на образование АТР из АМР было
обнаружено, что уровень накопления АТР из АМР снижался при внесении в среду НАД
(3 мкмоль/мл) и НАДФ (2 мкмоль/мл). НАД ингибировал синтез АТР на 56%, НАДФ на
17%. Поскольку в качестве предшественника использовался АМР, заключили, что одной из
точек приложения ингибирующего действия НАД и НАДФ на сверхсинтез НАД является
синтез АТР и АМР.
Для подтверждения этих результатов исследована активность фосфорилирования АМР
бесклеточными экстрактами в качестве источника фосфорилирующих ферментов с использованием радиоактивного [С14] – АМР.
Максимальное угнетение реакции фосфорилирования АМР наблюдалось при одной и
той же концентрации обоих эффектов – 5 мМ (рис. 2).
120
Активность, %
100
80
60
1
2
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
[НАД, НАДФ], мМ
Рис. 2. Влияние НАД (I) и НАДФ (2) на синтез АТФ бесклеточными C. ammoniagenes
Для того чтобы отделить аденилаткиназу от нуклеозиддифосфосиназы, при очистке
использовали кислотную обработку бесклеточного экстракта С. ammoniagenes АТСС 6872
I NHCL до рН 3 с последующим дробным высаливанием сернокислым аммонием от 35 до
55 % насыщения.
Активность аденилаткиназы ингибировалась на 50% под действием НАД и НАДФ
при концентрации эффекторов 3 и 3,5 мМ соответственно (рис. 3).
120
Активность, %
100
80
60
40
2
1
20
0
0
1
1.5
2
2.5
3
4
5
[НАД, НАДФ], мМ
Рис. 3. Ингибирование NАD (I) и NADР (2) частично очищенной аденилаткиназы
Выводы
1. Для осуществления микробиологического синтеза никотинамидадениндинуклеотида
(НАД) методом ферментации отобраны штаммы-продуценты Corynebacterium ammoniagenes
ВСТИ 404 и Corynebacterium ammoniagenes ВСТИ 310.
2. Установлено, что ингибирующее влияние микробиологического синтеза НАД осуществляется конечными продуктами синтеза.
109
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Библиография
1. Ангаев С.Б., Соктоев С.А., Дульянинова Н.Р. и др. Потребление глюкозы и синтез нуклеотидных соединений штаммов Corynebacterium ammoniagenes ВСТИ 404 // Известия СО РАН. Сибирский биологический журнал. 1992. Вып. 5. С. 19-23.
Bibliography
1. Angaev S.B., Soktoev S.A., Dulianinova N.R. et al. Use of glucose and synthesis of nucleic acid
compounds strains of Corynebacterium ammoniagenes VSTI 404 // SB RAS Bulletin. Siberian biological
journal. 1992. Issue 5. P. 19-23.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
110
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
И.С. Хамагаева, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК: 637.146.33:579.86:579.872
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ПРОБИОТИЧЕСКИХ МИКРООРГАНИЗМОВ
В СОВРЕМЕННОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
Обобщены основные результаты, полученные под руководством автора, реализации биотехнологического потенциала пробиотических микроорганизмов для получения биологически активных
добавок – синбиотиков, экзополисахаридов, улучшающих реологические свойства биопродуктов и
препаратов для деградации холестерина.
Рассмотрены перспективы использования уникальных особенностей метаболизма пробиотических микроорганизмов в различных сферах биотехнологии.
Ключевые слова: бифидобактерии, пропионовокислые бактерии, пробиотики, синбиотики, экзополисахариды, холестерин.
I.S. Khamagaeva, Dr. Sc. Engineering, Prof.
PROSPECTS FOR THE USE OF PROBIOTIC MICROORGANISMS
IN MODERN BIOTECHNOLOGY
The article summarizes the key findings obtained under the author’s supervision of the biotechnological potential of probiotic microorganisms for biologically active additives production
synbiotics,
exopolysaccharides, improving the rheological properties of biological products and preparations for the
degradation of cholesterol.
The prospects for the use of the unique features of the metabolism of probiotic microorganisms in various fields of biotechnology are considered.
Key words: bifidobacteria, propionic acid bacteria, probiotics, synbiotics, exopolysaccharides, cholesterol.
Среди научных направлений ВСГУТУ важное место занимают исследования физиологии и биохимии пробиотических микроорганизмов. На основании полученных результатов
исследований разработаны научные основы успешной реализации их метаболического потенциала в биотехнологии.
Необходимой предпосылкой для проведения данных исследований явился созданный
нами биотехнологический способ активизации бифидобактерий и пропионовокислых бактерий. Впервые была доказана возможность получения бифидогенных олигосахаридов методом трансгликозилирования. Изучен механизм их стимулирующего действия на развитие
бифидобактерий и пропионовокислых бактерий, что позволило привлечь широкий спектр
пробиотических микроорганизмов для скрининга и дальнейших исследований.
Данные о бифидобактериях и пропионовокислых бактериях, их способности синтезировать антиоксидантные ферменты, витамины, антимутагенные вещества, экзополисахариды, органические кислоты существенно расширяют спектр потенциальных продуцентов этих
биорегуляторов, а также создают реальные предпосылки для разработки и внедрения новых
биотехнологий в пищевой и медицинской промышленности.
Наконец, большое научно-практическое значение имеют разработанные авторами способы биодеградации холестерина, что открывает широкие перспективы для создания биопрепаратов для лечения и профилактики гиперхолестеринемии.
Ниже представлен более детальный анализ основных результатов изучения структурно-функциональной организации анаэробных пробиотических микроорганизмов и перспектив их реализации в биотехнологии.
111
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Перспективы использования культуральной жидкости
пробиотических микроорганизмов
В процессе жизнедеятельности пробиотических микроорганизмов синтезируется значительное количество биологически активных веществ, которые играют важную роль в
формировании высокого качества пищевых продуктов. Известно, что ценные метаболиты не
только накапливаются в биомассе, но и остаются в культуральной жидкости побочном
продукте, получаемом при производстве концентратов пробиотических бактерий, и поэтому
представляет интерес ее использование при производстве продуктов питания.
Установлено, что в культуральной жидкости концентратов пробиотических микроорганизмов накапливаются ценные метаболиты, и их количество зависит от видовой и штаммовой принадлежности. Выявлено, что дезинтеграция клеток пропионовокислых бактерий
повышает содержание антиокислительных ферментов, каталазы, супероксиддисмутазы, пероксидазы, витамина В12, экзополисахаридов и антимутагенных веществ. Методом капиллярного электрофореза установлено высокое содержание органических кислот, лимонной,
янтарной, пропионовой кислот, обладающих высокой антиокислительной активностью. Установлено, что биотехнологическая обработка пищевого сырья культуральной жидкостью
повышает его функционально-технологические свойства, сдерживает окислительные процессы при производстве и удлиняет сроки хранения [3, 5].
Влияние пребиотиков на физиолого-биохимические свойства бифидобактерий
В настоящее время наиболее изученным и практически реализованным направлением
поддержания микробной экологии человека на оптимальном уровне является использование
препаратов бифидобактерий. Многолетние клинические наблюдения за лечебной и профилактической эффективностью бифидобактерий показали, что они не обладают побочными
эффектами при длительном применении и могут быть рекомендованы для производства
продуктов функционального питания для ежедневного употребления людьми всех возрастов.
Бифидобактерии, присутствующие в пищевых продуктах, очень чувствительны к факторам окружающей среды, к низким значениям рН, отсутствию ростовых факторов, поэтому
для удлинения сроков сохранения бифидобактерий в жизнеспособном состоянии необходимо исследовать факторы, повышающие их устойчивость в процессе производства и хранения.
Для улучшения технологических и функциональных характеристик отобранных для
производства пробиотиков, а также для конструирования новых препаратов с заданными
свойствами необходимо использовать различные биотехнологические приемы, повышающие
биохимическую активность и пробиотические свойства.
Известно, что пребиотики активизируют рост бифидобактерий и играют важную роль в
поддержании их жизнедеятельности. Однако до настоящего времени остаются неизученными вопросы, касающиеся влияния пребиотиков на физиолого-биохимические и технологические свойства бифидобактерий. В связи с этим детальное исследование данной проблемы и
создание бактериальных концентратов с высокими функциональными свойствами открывают широкие перспективы для расширения ассортимента инновационных пробиотических
продуктов и отвечают запросам потребителей.
В результате проведенных исследований выбраны оптимальные дозы пребиотиков,
обеспечивающие активный рост бифидобактерий. Установлено, что высокомолекулярные
полисахариды повышают адгезивные свойства, приводят к агрегации клеток бифидобактерий и формируют микроколонии. Ферментация бифидобактериями сложных углеводов способствует повышению их антимутагенной и холестеринметаболизирующей активности. Выявлено, что адгезия и агрегация бифидобактерий на биоволокнах повышают их устойчивость
к низким значениям рН и продлевают сроки хранения бактериальных концентратов.
Полученные результаты позволили разработать технологию бактериальных концентратов-синбиотиков с высокими функциональными свойствами и пролонгированными сроками
хранения [1].
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
112
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Экзополисахариды как факторы повышения реологических свойств биопродуктов
Производство пробиотических пищевых продуктов, сохраняющих стабильные показатели качества при хранении, одна из важнейших задач пищевой промышленности. Интенсивное расширение ассортимента продуктов привело к использованию в тeхнологии пищевых добавок. Для улучшения реологических характериcтик и увеличения срока годности
примeняют стабилизаторы, консерванты и антиоксиданты различного происхождения. Однако до послeднего времeни не решены все аспекты биобезопасности, возникающие при использовании в производстве продуктов питания пищевых добавок.
В последние годы за рубежом внимание акцентируется на новых стартовых культурах,
синтезирующих экзополисахариды, которые являются не только натуральной альтернативой
пищевым добавкам, улучшающим реологические показатели пищевых продуктов, но и выступают в роли факторов, способствующих адгезии полезных микроорганизмов на стенках
кишечника. Особый интерес к ЭПC-активным культурам пробиотических микроорганизмов
обусловлен тем, что на международном уровне молочнокислым и бифидобактериям присвоен статус безопасности GRAS (Generally recognized as safe), что подтверждает возможность
применения ЭПC-продуцирующих штаммов этих микроорганизмов в производстве безопасных продуктов питания.
С учетом биотехнологического потенциала выбрано оптимальное соотношение культур Bifidobacterium bifidum 83, Lactococcus lactis subsp. сremoris 244, Propionibacterium
shermanii АС-2503 для создания консорциума пробиотических микроорганизмов, обладающего высокой биохимической активностью и экзополисахаридным потенциалом.
Установлены основные закономерности биосинтеза экзополисахаридов пробиотическими микроорганизмами в зависимости от условий культивирования. Отмечено, что добавление селенита натрия в питательную среду стимулирует синтез экзополисахаридов и образование микроколоний, что способствует адаптации микроорганизмов к высоким концентрациям селена. Максимальное количество экзополисахаридов отмечено в стационарной фазе роста. Показано, что применение бактериального концентрата улучшает структурномеханические свойства, снижает интенсивность гидролитических и окислительных процессов и повышает хранимоспособность готового продукта. Разработан способ направленного
микробного синтеза экзополисахаридов, перспективного для использования в ряде отраслей
пищевой промышленности [4, 8, 10].
Биодеградация холестерина
Перспективность использования пробиотических микроорганизмов в биотехнологии
обусловлено их способностью не только синтезировать различные полезные продукты, но и
разлагать или деградировать широкий спектр токсичных соединений.
В последние годы накоплено значительное количество данных о том, что резидентная
и транзиторная микрофлора хозяина, синтезируя, трансформируя или разрушая экзогенные и
эндогенные стерины, активно участвует в холестериновом метаболизме. Это позволяет рассматривать микрофлору хозяина как важнейший метаболический и регуляторный орган,
участвующий в кооперации с клетками хозяина в поддерживании гомеостаза холестерина.
Анализ опубликованных в литературе данных о биологически активных соединениях,
продуцируемых пробиотическими микроорганизмами, показал, что до настоящего времени
биотехнологический потенциал анаэробных микроорганизмов бифидобактерий, пропионовокислых и лактобактерий практически не используется. Лактобактерии длительное время
привлекают внимание биотехнологов ввиду их потенциального значения для сохранения
здоровья, профилактики и лечения многих заболеваний. Увеличивается число публикаций о
способности некоторых штаммов лактобактерий проявлять гипохолестеринемический эффект, т.е. снижать уровень холестерина в крови.
Гиперхолестеринемия – это повышение уровня холестерина в крови, которое может
привести к развитию таких тяжелых заболеваний, как атеросклероз, атеротромбоз, ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, ожирение, гипертония и др. Причиной повышения
113
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
уровня холестерина в крови могут служить его избыточное поступление с пищей и недостаточный распад холестерина в организме. Холестерин откладывается в местах повреждения
стенки сосудов и вызывает в последующем образование атеросклеротической бляшки [2],
что приводит к развитию сосудистых заболеваний.
Актуальность проведения исследований в области микробной экологии, изучения метаболизма холестерина пробиотическими микроорганизмами определяется необходимостью
создания биопродуктов массового потребления для поддержания и сохранения здоровья населения, которые составят достойную конкуренцию лекарственным средствам.
Были отобраны штаммы пробиотических микроорганизмов, характеризующиеся высокой холестеринметаболизирующей активностью, которая зависит от видовой и штаммовой
принадлежности. Наиболее высокими холестериндеградирующими свойствами обладает
штамм Lactobacillus helveticus 35-1, который разрушает до 51% холестерина за 24 ч культивирования. P. shermanii связывает 46,32% холестерина. Среди штаммов бифидобактерий наибольший гипохолестеринемический эффект проявляет B. longum DK-100, который разрушает
42,13% животного холестерина. Показано, что наибольшее количество холестерина разрушается в конце экспоненциальной фазы роста.
Доказано, что при совместном культивировании штаммов L. helveticus и P. shermanii
наблюдается повышение холестеринметаболизирующих, пробиотических свойств, что свидетельствует о прочных симбиотических связях между культурами в комбинированной закваске.
На основании анализа биотехнологического потенциала L. helveticus и P. shermanii выбрано оптимальное соотношение 5:95, при котором отмечены хорошие органолептические,
физико-химические и пробиотические свойства, а также высокая холестеринметаболизирующая активность (63,0%).
Подобраны оптимальные условия культивирования для получения биомассы монокультуры L. helveticus и комбинированной закваски с высоким титром жизнеспособных клеток и холестеринметаболизирующей активностью [6, 9].
Известно наличие обратной связи между содержанием полиненасыщенных жирных кислот в рационе человека и концентрацией холестерина и триглицеридов в крови. Исследование образа жизни, здоровья и особенностей питания жителей Средиземноморья или людей,
регулярно употребляющих рыбу, показало, что низкий уровень сердечно-сосудистых заболеваний среди групп населения обусловлен высоким уровнем потребления полиненасыщенных жирных кислот (в основном -3).
Биологические эффекты полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) -3 прежде всего
связывают с их влиянием на функции мембран клеток. Являясь эссенциальным компонентом
фосфолипидов всех клеточных мембран, ПНЖК -3 определяют их текучесть, тем самым
они могут влиять на свойства мембраносвязанных рецепторов, сигнальную трансдукцию,
активность большого числа мембраносвязанных ферментов [2].
Необходимо отметить, что до сих пор недостаточно изучена роль ПНЖК в процессах,
связанных с гипохолестринемией.
Проведение исследований влияния полиненасыщенных жирных кислот на холестеринметаболизирующую активность бифидобактерий открывает широкие перспективы для создания продуктов функционального питания для профилактики заболеваний, вызванных повышенным уровнем холестерина в крови.
Впервые установлено, что полиненасыщенные жирные кислоты кедрового и льняного
масла обладают бифидогенными свойствами. Выбрана оптимальная доза внесения кедрового
и льняного масла – 1,5% от объема питательной среды, которая обеспечивает активный рост
бифидобактерий.
Отмечено высокое разрушение холестерина в процессе культивирования штамма
B. longum DK-100, которое составляет 68,09% при добавлении кедрового и 74,39% – льняного масла. Установлено, что внесение кедрового и льняного масла в питательную среду в
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
114
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
2 раза повышает холестеринметаболизирующую способность бифидобактерий по сравнению
с контролем.
Разработана технология пробиотических биологически активных добавок, обогащенных полиненасыщенными жирными кислотами.
Отмечено, что при культивировании пробиотических микроорганизмов с кедровым и
льняным маслом происходит увеличение содержания линолевой и уменьшение содержания
линоленовой кислот, что приводит к оптимальному соотношению ω-6 и ω-3 жирных кислот,
при культивировании бифидобактерий с кедровым маслом [7].
На базе биотехнологического центра ВСГУТУ проведены доклинические исследования
на крысах линии Вистар инновационных препаратов на основе биомассы бифидобактерий,
содержащих полиненасыщенные жирные кислоты.
Результаты исследований показали высокую эффективность разработанных биологически активных добавок. При введении в рацион крыс пробиотических БАД с льняным маслом
коэффициент атерогенности снижался на 83%, а с кедровым маслом на 86%. Отмечено
достоверное повышение липопротеидов высокой плотности и снижение липопротеидов низкой плотности.
Полученные данные свидетельствуют о перспективности применения пробиотических
БАД с полиненасыщенными жирными кислотами для профилактики и лечения больных с
повышенным уровнем холестерина в крови.
Следует отметить, что опытно-промышленная проверка пробиотических биологически
активных добавок была проведена на базе ООО «МИП «Бифивит».
В заключение следует подчеркнуть, что полученные результаты открывают широкие
перспективы для поиска новых штаммов пробиотических микроорганизмов, синтезирующих
ценные биологически активные вещества с целью последующей реализации их уникального
метаболизма в биотехнологии.
Библиография
1. Гамзякова И.В., Замбалова Н.А., Хамагаева И.С. Качественная характеристика бактериального концентрата, обогащенного пищевыми волокнами // Вестник ВСГУТУ. Улан-Удэ, 2012.
№ 1 (36). С. 72 77.
2. Кравченко Л.В., Аксенов И.В. [и др.]. Влияние полиненасыщенных жирных кислот -3 на
некоторые показатели антиоксидантного потенциала крыс // Вопросы питания. 2013. Т. 82, №2. –
С. 4 9.
3. Хамагаева И.С., Дарбакова Н.В. Качество культуральной жидкости пропионовокислых бактерий // Молочная промышленность. 2009. № 11. С. 73 74.
4. Хамагаева И.С., Кузнецова О.С. Влияние селенита натрия на метаболизм пробиотических
микроорганизмов // Молочная промышленность. 2010. № 2. – С. 74 75.
5. Хамагаева И.С., Тумунова С.Б., Замбалова Н.А. Исследование внеклеточных метаболитов,
синтезируемых пробиотическими микроорганизмами // Молочная промышленность. 2010. № 7. –
С. 27 28.
6. Хамагаева И.С., Цыбикова А.Х., Замбалова Н.А. Холестеринметабилизирующая активность
пробиотических микроорганизмов // Молочная промышленность. 2011. № 10. – С. 56 57.
7. Хамагаева И.С., Замбалова Н.А., Буянтуева Л.В. Управление качеством пробиотической
биологически активной добавки с холестеринметаболизирующей активностью // Вестник ВСГУТУ.
2013. № 3. С. 54 61.
8. Хамагаева И.С., Тумунова С.Б., Ханхалдаева С.Г.-Д. и др. Зависимость структурномеханических свойств ферментированных сгустков от микрофлоры закваски // Молочная промышленность. 2013. № 7. – С. 60 61.
9. Хамагаева И.С., Замбалова Н.А., Цыбикова А.Х. Создание биопрепаратов для снижения
уровня холестерина // Вестник БНЦ СО РАН. Улан-Удэ, 2014. № 1 (13). С. 66 74.
10. Хамагаева И.С., Хазагаева С.Н., Замбалова Н.А Создание консорциума пробиотических
микроорганизмов с высокой биохимической активностью и экзополисахаридным потенциалом //
Вестник ВСГУТУ. Улан-Удэ, 2014. №1 (46). С. 97 102.
115
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Bibliography
1. Gamzyakova I.V., Zambalova N.A., Khamagaeva I.S. Qualitative characteristic of bacterial concentrate rich in dietary fiber // ESSUTM Bulletin. Ulan-Ude, 2012. N 1 (36). Р. 72 77.
2. Kravchenko L.V., Aksenov I.V. [et al.]. Influence of -3 polyunsaturated fatty acids on some parameters of the antioxidant capacity of rats // Nutrition. 2013. Vol. 82. N 2. Р. 4 9.
3. Khamagaeva I.S., Darbakova N.V. The quality of the culture fluid of propionic acid bacteria //
Dairy Industry. 2009. N 11. P. 73 74.
4. Khamagaeva I.S., Kuznetsova O.S. Effect of sodium selenite on the metabolism of the probiotic microorganisms // Dairy industry. 2010. N 2. P. 74 75.
5. Khamagaeva I.S., Tumunova S.B., Zambalova N.A. Investigation of extracellular metabolites synthesized by probiotic microorganisms // Dairy Industry. 2010. N 7. P. 27 28.
6. Khamagaeva I.S., Tsybikova A.H., Zambalova N.A. Cholesterol metabolizing activity of probiotic
microorganisms // Dairy Industry. 2011. N 10. P. 56 57.
7. Khamagaeva I.S., Zambalova N.A., Buyantueva L.V. Control quality of a probiotic dietary supplement reducing cholesterol // ESSUTM Bulletin. 2013. N 3. P. 54 61.
8. Khamagaeva I.S., Tumunova S.B., Hanhaldaeva S.G-D. et al. The dependence of the structural and
mechanical properties of fermented sourdough microflora clots // Dairy industry. 2013. N 7. P. 60 61.
9. Khamagaeva I.S., Zambalova N.A., Tsybikova A.H. Creation of bioproducts for cholesterol reducing
// Buryat Scientific Center Bulletin, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Ulan-Ude,
2014. N 1 (13). P. 66 74.
10. Khamagaeva I.S., Hazagaeva S.N., Zambalova N.A. Creation of a probiotic microorganisms consortium with high biochemically active exopolysaccharide potential // ESSUTM Bulletin. Ulan-Ude, 2014.
N 1 (46). P. 97 102.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
116
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Т.П. Анцупова, д-р биол. наук, проф., e-mail: [email protected]
Д.Р. Намсараева, аспирант, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
В.Г. Ширеторова, канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, e-mail: [email protected]
Байкальский институт природопользования СО РАН
г. Улан-Удэ
УДК 582.573.16. (571.54/.55)
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ЛУКА ЗАБАЙКАЛЬЯ
В статье приведены данные по содержанию 7 элементов надземных и подземных органов в
трех видах лука и почв из мест его произрастания. Рассчитаны коэффициенты биологического поглощения элементов из почвы.
Ключевые слова: растение, почва, элементный состав, надземная и подземная часть.
T.P. Antsupova, Dr. Sc. Biology, Prof.
D.R. Namsaraeva, P.G.
V.G. Shiretorova, Cand. Sc. Engineering
COMPOSITION OF SOME SPECIES OF ALLIUM IN TRANSBAIKALIA
The article presents data about 7 elements of above ground and underground parts of three types of
allium and soil where they grow. Biological absorption coefficients of elements from soil are calculated.
Key words: plant, soil, elemental composition, above ground and underground parts.
Введение
В Забайкалье произрастает 33 вида лука. При этом в Западном Забайкалье встречается
23 вида [1], в Восточном 27 видов [8]. Из указанного числа видов 17 встречаются как в Западном, так и в Восточном Забайкалье.
Многие виды лука имеют высокие вкусовые качества и используются как пищевые
растения. Издавна известны и целебные свойства лука: он помогает при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при простуде, ревматизме и в других случаях [3]. К целебным видам относятся 3 вида лука: лук скорода, лук Максимовича и лук удинский, взятые нами для
исследования.
Лук Максимовича и лук скорода встречаются и в Западном, и в Восточном Забайкалье,
при этом лук Максимовича произрастает главным образом в Восточном Забайкалье, а в Западном встречается только на Витимском нагорье, где проходит западная граница ареала.
Лук скорода, напротив, чаще встречается в Западном Забайкалье. Лук удинский является эндемичным видом и найден только в низовьях р. Уда вблизи с. Ацагат.
Эти виды были выбраны потому, что они мало различаются между собой по внешним
морфологическим признакам. Все 3 вида имеют дудчатую форму листьев; при этом лук
удинский отличается тем, что у него листья не круглые в поперечном разрезе, а трех- или
четырехгранные с полостью внутри. Все 3 вида являются съедобными.
Химический состав указанных видов почти не изучен. В литературе имеются данные
только о луке скороде, в котором обнаружены: эфирное масло [11], серосодержащие соединения [12, 14], витамин В1 [15]. В надземной и подземной части обнаружены фенолкарбоновые кислоты и их производные [9], высшие алифатические альдегиды и кетоны [13]. Данные
об элементном составе указанных видов отсутствуют, хотя макроэлементы и микроэлементы
играют активную роль в процессе роста и развития растений. Кроме того, минеральные вещества содержатся в растении в наиболее доступной и усвояемой форме.
117
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Цель исследования
Целью работы было изучение элементного состава и содержания 7 основных элементов
в 3 видах лука, произрастающих в Забайкалье.
Материал и методы исследования
В качестве материала для исследования были собраны надземные и подземные органы
трех видов лука: Allium maximowiczii Regel лук Максимовича, A. schoenoprasum L. лук
скорода, A. udinicum Antsup. лук удинский.
Образцы растений взяты из 6 местообитаний: 3 в Западном Забайкалье (окр. пос. УстьМуя, Гурульба, Ацагат) и 3 в Восточном Забайкалье (окр. с. Таптанай, Нарин, левый берег
р. Витим, напротив пос. Таксимо, расположенного по правому берегу реки). В этих же местах были взяты образцы почв из корнеобитаемых слоев растений.
Содержание элементов определяли в почве и растительной массе. Образцы почв отбирали из корнеобитаемого слоя на глубине 10-15 см [4]. Для исследования растительного сырья отбирали пробы надземной и подземной частей растений. Подготовку проб проводили в
микроволновой системе MARS 6 (CEM Corporation, USA). Для почв использовалась общепринятая методика [10]. При разложении растительных образцов к 0,5 г воздушно-сухой
растительной биомассы, помещенной в тефлоновый реактор, вливалось 10 мл концентрированной HNO3. Обработка реакторов в микроволновой печи проводилась в течение 10 мин.
Определение количественного содержания основных 7 элементов проводили на атомноабсорбционном спектрофотометре «SOLАAR М6» (Thermo Electron Corp., USA) в Байкальском институте природопользования СО РАН. Коэффициент биологического поглощения
(КБП) рассчитывали по формуле, приведенной в работе М.Я. Ловковой [5].
Результаты и их обсуждение
Как известно, элементный состав растений определяется, в первую очередь, элементным составом почвы, который представлен в таблице 1.
Из данных таблицы 1 следует, что почвы из разных мест сбора различаются по содержанию элементов. Более богатыми по содержанию указанных 7 элементов оказались почвы,
взятые по берегу р. Витим, где отмечено наибольшее количество Fe, Mn, Cr, Ni по сравнению с другими местами отбора, а также почвы окрестности пос. Усть-Муя, где выявлено
значительное содержание Zn, Cu, Co. Наименее богатыми по содержанию элементов являются почвы окр. с. Таптанай, где все 7 элементов присутствуют в наименьших количествах.
Таблица 1
Содержание элементов в почве, мг/кг
Место сбора
Элемент
Гурульба
Усть-Муя
Витим
Ацагат
Таптанай
Нарин
Fe
429,48
567,08
907,81
539,07
229,95
268,86
Zn
69,17
104
60,2
96,97
43,94
50,29
Mn
17,13
16,84
427,27
409,88
13,8
368,34
Cu
21,13
32,29
15,84
21,84
13,53
17,51
Cr
23,7
33,76
42,88
28,65
15,61
18,05
Ni
16,11
25,99
29,85
16,33
8,57
12,47
Co
6,92
11,29
10,28
11,41
3,11
2,77
Содержание элементов в растениях приведено в таблице 2.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
118
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 2
Содержание элементов в растениях, мг/кг
Элементы
Место сбора
с. Гурульба
пос. Усть-Муя
р. Витим
с. Таптанай
Нарин
с. Ацагат
Часть
растения
Fe
Zn
Mn
Cu
Cr
Ni
Co
надземная
408,42
13,53
28,29
5,67
3,08
0,65
0,35
подземная
465,92
16,38
34,98
6,11
5,76
1,75
0
надземная
21,99
27,61
145,65
12,93
22,46
5,5
0,81
подземная
23,97
33,23
108,3
21,54
14,27
5,09
0,49
надземная
19,33
19,69
66,04
10,84
25,36
5,75
0,59
подземная
42,93
30,69
101,16
18,57
65,55
13,79
0,93
надземная
143,69
22,98
16,07
8,5
4,62
1,01
0,4
подземная
40,17
38,8
131,64
11,46
18,45
4,72
0
надземная
97,67
28,51
24,87
9,59
3,91
0,99
0
подземная
530,81
32,99
38,86
10,8
8,76
1,75
0
надземная
238,11
23,56
25,16
9,11
5,55
1,31
0,68
подземная
203,32
26,47
21,83
24,52
4,85
1,07
0
Данные таблицы 2 показывают, что во всех трех видах лука отмечается наибольшее содержание Fe, что естественно, так как Fe относится к макроэлементам. В то же время его содержание значительно варьирует в зависимости от места сбора растительного сырья: максимальное накопление отмечено для образцов Allium schoenoprasum, собранных в окрестностях
с. Гурульба, минимальное для этого же вида, произрастающего по берегу р. Витим. Содержание микроэлементов также зависит от условий произрастания и органов растения (надземные или подземные органы). В подземных органах 2 видов: (A. schoenoprasum и
A. Maximowiczii) содержится больше элементов, чем в надземных, тогда как у A. udinicum
прослеживается обратная зависимость: содержание 5 элементов в надземной части превышает их количество в подземной, где только накопление 2 элементов (Zn и Cu) превышает
их содержание в надземной части. При этом интересным является то, что Co обнаружен не
во всех образцах и при этом он концентрируется главным образом в надземной части растений. В подземной части в 4 образцах Co отсутствует, и только в одном (A. schoenoprasum с
берега р. Витим) содержание Co в подземных органах превышало таковое в надземных.
Поглощение элементов растениями из почвы отличается как для каждого вида лука,
так и для образцов из различных мест сбора. Для сравнения степени поглощения элементов
были рассчитаны коэффициенты биологического поглощения (КБП), представленные в таблице 3.
Данные таблицы 3 показывают, что из 7 элементов наиболее интенсивно поглощается
как надземными, так и подземными органами микроэлемент Mn, КБП которого оказалось
больше единицы в 4 из 6 исследованных образцов A. schoenoprasum и в 1 образце
А. maximowiczii. Корневой системой образца A. schoenoprasum, собранного на берегу р. Витим, хорошо поглощаются Cu и Cr. Для меди КБП больше 1 оказался у A. udinicum, а для
хрома – у А. maximowiczii из окрестностей с. Таптанай. Образец A. schoenoprasum, собранный в окрестностях с. Гурульба, значительно поглощает Fe (КБП = 0,95 для надземной части
и 1,08 для подземной). Следует отметить, что A. schoenoprasum в целом обладает большей
поглощающей способностью по сравнению с двумя другими видами лука. Меньше всего
всеми видами поглощаются Co, Ni, Zn.
119
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 3
Коэффициенты биологического поглощения луков
Место сбора
с. Гурульба
пос. Усть-Муя
р. Витим
с. Ацагат
с. Таптанай
Нарин
Часть
растения
Fe
Zn
Mn
Cu
Cr
Ni
Co
надземная
0,95
0,19
1,65
0,26
0,12
0,04
0,05
подземная
1,08
0,23
2,04
0,28
0,24
0,1
0
надземная
0,03
0,26
8,65
0,4
0,63
0,21
0,07
подземная
0,03
0,31
5,93
0,66
0,42
0,17
0,37
надземная
0,02
0,31
0,15
0,66
0,59
0,19
0,05
подземная
0,04
0,5
0,23
1,17
1,52
0,46
0,09
надземная
0,44
0,24
0,06
0,41
0,19
0,08
0,05
подземная
0,37
0,27
0,05
1,12
0,65
0,06
0
надземная
0,62
0,52
1,16
0,62
0,29
0,11
0,12
подземная
0,17
0,88
9,53
0,84
1,18
0,55
0
надземная
0,36
0,46
0,06
0,7
0,21
0.07
0
подземная
0,75
0,52
0,05
0,61
0.48
0,14
0,17
Заключение
Таким образом, авторами впервые определено содержание 7 элементов в 3 видах лука
Забайкалья и выявлены особенности накопления отдельных элементов этими видами. Отмечено, что в подземных органах всех видов накапливается больше элементов, чем в надземных. Из полученных данных можно сделать вывод, что A. schoenoprasum и А. maximowiczii
являются концентраторами Mn, а A. udinicum является накопителем Cu в подземных органах.
Меньше всего всеми видами накапливается Co. При этом элементный состав всех видов значительно различается в зависимости от места сбора растений.
Библиография
1. Аненхонова О.А. [и др.]. Определитель Бурятии. Улан-Удэ: Изд-во ОАО «Республиканская
типография», 2001. – 672 с.
2. Варлаков М.Н. Избранные труды / под ред. А.Д. Туровой. М., 1963. 172 с.
3. Ващенко И.М., Ланге К.П., Меркулов М.П. и др. Практикум по основам сельского хозяйства.
М.: Просвещение, 1991. 430 с.
4. Галанин А.В., Беликович А.В. Флора Даурии. Т. 3. Осоковые, лилейные. Владивосток: Мор.
гос. ун-т им. адм. Г.И. Невельского, 2011. 235 с.
5. Ловкова М.Я., Рабинович А.М., Пономарева С.М и др. Почему растения лечат. М.: Наука,
1989. 255 с.
6. Малышев Л.И, Пешкова Г.А, Байков К.С. Флора Сибири. Т. 14. Дополнения и исправления.
Алфавитный указатель. Новосибирск: Наука, 2003. 188 с.
7. Рункова Л.В., Талиева М.Н. О растении фенольных соединений в листьях некоторых видов
рода Allium // Докл. АН СССР. 1975. Т. 225, № 1. С. 232 234.
8. Сафарова В.И, Шайдулина Г.Ф, Михеева Т.Н и др. Заводская лаборатория. Диагностика
материалов. 2010. Т. 76, № 2.
9. Hashimoto S., Miyazawa M., Kameoka H. Volatile flavor components of chives (Allium
scoenoprasum L.) // Food. Sci. 1983. Vol. 48, N 6. P. 1858 1859, 1873. Chem. Abstrs. 1984.
Vol. 100, N 33458.
10. Нegnauer R. Chemtaxonomie der Pflanzen. Basel; Stuttgart: Birkhause Verl. 1963. B. 6.
882 s.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
120
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
11. Isono H, Tachinami S., Kurono G. Studies on the constituents of Liliaceae plants.5. Convenient
analytical methot for the aliphatic compounds // Yakugaku Zasshi; J. Pharm. Soc., 1976
12. Saghir A.R., Mann L.K., Bernhard R.A. et al. Determination of alifatic mono- and disulfides in
Allium by gas chromatography and their distribution in the common food species // Proc. Amer. Soc Hort.
Sci. 1964. Vol. 84, N 993. P. 149 158.
13. Tsuno S. The nutritional value of Allium plants // Bitamin, 1958. Vol. 14. P. 676 677; Chem.
Abctrs, 1961. Vol. 55. N 12569.
Bibliography
1. Anenkhonova O.A. [et al.]. Key to the plants of Buryatia.
Ulan-Ude: «Respublickanskaya
Tipographiya» JSC, 2001 – 672 p.
2. Varlakov M.N. Selected works / Ed. by A.D. Tourova. M., 1963. 172 p.
3. Vaschenko I.M., Lange K.P., Merkoulov M.P. et al. The basics of agriculture workshop. M.:
Prosvescheniye, 1991. 430 p.
4. Galanin A.V., Belikovich A.V. Dahuria Flora. Vol. 3: Sedge, Lily.
Vladivostok: Admiral
G.I. Nevelskoy Maritime State University, 2011. 235 p.
5. Lovkova M.Ya., Rabinovich A.M., Ponomareva S.M. et al. Why do plants treat. – M.: Nauka,
1989. 255 p.
6. Malyshev L.I., Peshkova G.A., Baikov K.S. Flora of Siberia. Vol. 14. Add. and corr. Alphabetical
Index. Novosibirsk: Nauka, 2003. 188 p.
7. Runkova L.V., Talieva M.N. The phenolic compounds of plants in the leaves of some species of
the Allium genus // USSR Academy of Sciences Reports. 1975. Vol. 225, N 1. P. 232 234.
8. Safarov V.I., Shaydulina G.F., Mikheev T.N. et al. Factory laboratory. Materials diagnostics.
2010. Vol. 76, N 2.
9. Hashimoto S., Miyazawa M., Kameoka H. Volatile flavor components of chives (Allium
scoenoprasum L.) // Food. Sci. 1983. Vol. 48, N 6. P. 1858 1859, 1873. Chem. Abstrs. 1984.
Vol.100, N 33458.
10. Нegnauer R. Chemtaxonomie der Pflanzen. Basel; Stuttgart: Birkhause Verl. 1963. Vol. 6.
882 p.
11. Isono H., Tachinami S., Kurono G. Studies on the constituents of Liliaceae plants.5. Convenient
analytical method for the aliphatic compounds // Yakugaku Zasshi; J. Pharm. Soc., 1976
12. Saghir A.R., Mann L.K., Bernhard R.A. et al. Determination of alifatic mono- and disulfides in
Allium by gas chromatography and their distribution in the common food species // Proc. Amer. Soc Hort.
Sci. 1964. Vol. 84, N 993. P. 149 158.
13. Tsuno S. The nutritional value of Allium plants // Bitamin. 1958. Vol. 14. P. 676 677;
Chem. Abctrs. 1961. Vol. 55, N 12569.
121
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ
___________________________________
В.С. Баженова, д-р экон. наук, проф., e-mail: [email protected]
Е.Н. Протасова, аспирант
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 330.837
ВОЗДЕЙСТВИЕ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБЩЕСТВА
НА РОССИЙСКИЙ РЫНОК ТРУДА
В статье рассмотрены вопросы, связанные с влиянием современных информационных технологий и коммуникаций на функционирование рынка труда. Проведен анализ проникновения Интернета в российское общество, и определены основные тенденции изменения рынка труда под влиянием информационных технологий: рост количества занятых в информационной сфере, рост требований к образовательному уровню занятых, глобализация рынка труда, появление новых форм занятости.
Ключевые слова: информатизация общества, Интернет, рынок труда, альтернативные
формы занятости.
V.S. Bazhenova, Dr. Sc. Economics, Prof.
E.N. Protasova, P.G.
INFLUENCE OF THE INFORMATION SYSTEM DEVELOPMENT
ON THE RUSSIAN LABOUR MARKET
The article discusses issues related to the influence of modern information technologies and communications on the labor market. The analysis of the Internet penetration into Russian society, and the main
trends in the labor market under the influence of informational technologies is carried out: the increase in
the number of people employed in IT sphere, the increase of requirements to the educational level of the employees, globalization of the labor market, new forms of employment.
Key words: society, the Internet, the labor market, alternative forms of employment.
Социально-экономическое благополучие общества невозможно без эффективной работы рынка труда, который функционирует в качественно новой информационной среде. Развитие информационных технологий оказывает существенное влияние на процессы взаимодействия работника и работодателя: появляются новые формы занятости, происходят изменения в структуре рабочей силы, увеличивается количество занятых в информационной сфере, появляются новые способы поиска. Процессы, связанные с развитием информационнокоммуникационных технологий, требуют усиления внимания к рынку труда. Адаптация совокупности трудовых отношений к условиям информатизации общества и способность рынка труда оперативно и гибко реагировать на экономическую динамику служат сегодня предпосылками для повышения эффективности его функционирования [7].
Согласно данным международного сайта Internet World Stats, ведущего статистические
исследования по использованию Интернета более чем в 233 странах и регионах мира, за последние 10 лет в России произошел стремительный рост числа пользователей Интернета
(рис. 1).
Следует отметить, что численность населения России за 2000-2012 гг. имела тенденцию к сокращению (на 2,1 млн. чел.), что отражает верхняя кривая диаграммы, при этом количество пользователей Интернета значительно выросло – с 3,1 млн. до 68 млн., т.е. за 12 лет
увеличилось в 22 раза, что отражено на нижней кривой. Увеличение численности пользователей Интернета демонстрирует углубление процесса информатизации общества.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
122
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
200000000
150000000
145100000 142800000 142800000 142700000 142900000 143000000
100000000
50000000
29400000
38000000
45250000
2007
2008
2009
59700000
68000000
2010
2012
3100000
0
2000
Пользователи
Численность населения
Рис. 1. Численность пользователей Интернет и численность населения,
по данным сайта Internet World Stats (2000-2012 гг.)
Динамику использования Интернета наглядно демонстрирует такой показатель, как коэффициент проникновения Интернета, который рассчитывается как отношение численности
пользователей Интернета к общей численности населения страны за соответствующий период (рис. 2).
60,00%
47,70%
50,00%
42,00%
40,00%
32,00%
27%
30,00%
20,50%
20,00%
10,00%
2,10%
0,00%
2000
2007
2008
2009
2010
2012
Коэффициент проникновения (%)
Рис. 2. Динамика проникновения Интернета,
по данным сайта Internet World Stats (2000-2012 гг.)
Коэффициент проникновения на 2012 г. составил 47,7%, тогда как в 2000 г. он составлял лишь 2,1%, т.е. за 12 лет он увеличился в 23 раза. Таким образом, каждый второй в России является активным пользователем Интернета, включая младенцев и стариков. Это также
свидетельствует о высоких темпах информатизации общества, которые ведут к серьезным
изменениям общественной жизни.
Однако по сравнению с крупными странами Европы по показателю проникновения
Интернета Россия занимает одно из последних мест (рис. 3).
В октябре 2013 г. в России было проведено федеральное статистическое наблюдение
по вопросам использования населением информационных технологий и информационнотелекоммуникационных сетей. Было опрошено порядка 69 тыс. чел., что составляет 0,06%
населения, в возрасте 15-72 лет. Целью обследования являлось получение информации об
уровне распространения навыков использования населением современных информационных
технологий [5].
Исследование велось по следующим показателям:
использование персональных компьютеров;
использование Интернета;
использование Интернета для заказов товаров и (или) услуг;
использование широкополосного доступа в Интернет;
123
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
использование Интернета для получения государственных и муниципальных услуг в
электронном виде (по видам услуг).
Украина
Россия
Италия
Польша
Испания
Франция
Германия
Великобритания
0,00%
34,10%
47,70%
58,40%
64,90%
67,20%
79,60%
83%
83,60%
10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% 90,00%
Рис. 3. Коэффициент проникновения Интернет по странам на 2012 г.,
по данным сайта Internet World Stats
В таблице представлены данные федерального статистического наблюдения, проведенного в октябре 2013 г., которые демонстрируют использование информационных технологий и информационно-телекоммуникационных сетей в домашних хозяйствах, при этом
данные разбиты по типам поселения (городское и сельское).
Таблица
Использование информационных технологий и информационно-телекоммуникационных сетей
в домашних хозяйствах, по типам поселения (Российская Федерация, октябрь 2013 г.)
Число обследованных
домашних хозяйств
всего, тыс. ед.
Всего
29,3
город
18,8
село
10,5
Разница между городским
и сельским населением
Из них имевших (в процентах)
персональный
доступ
широкополосный
компьютер
к Интернету
доступ к Интернету
65,8
72,7
53,4
63,3
70,5
50,5
53,1
62,1
37,0
19,3
20,0
25,1
Составлено по данным федерального статистического наблюдения [5].
Из данных таблицы следует, что в целом уровень доступности Интернета в России для
населения достаточно высок, при этом есть куда развиваться, однако разница между уровнем
доступности к сети Интернет городского и сельского населения является существенной
(20%), что свидетельствует о неравномерном развитии информатизации общества в России.
Более активными пользователями Интернета, в том числе для заказа товаров и услуг,
являются женщины. Что касается распределения показателей по возрастным группам, то
следует отметить, что основная доля приходится на население в возрасте от 20 до 39 лет, что
в совокупности составляет 54,5% (рис. 4).
Необходимо отметить, что основная доля (более 80% опрошенных) приходится на население в трудоспособном возрасте. Также важным для данного исследования является показатель доли населения, использовавшего Интернет для получения государственных и муниципальных услуг в сфере труда и занятости, которая на момент обследования составила
лишь 0,8% от общего числа обследованного населения (846,2 тыс. чел.) [5]. Это свидетельствует о достаточно невысоком проценте использования Интернета при поиске вакансий,
оформлении заявлений на поиск работы, на оказание государственных услуг по временному
трудоустройству, заявлений о предоставлении государственной услуги по организации проведения оплачиваемых общественных работ.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
124
45-49
50-54
5
4,2
3,8
4,6
7,9
7,2
8,6
40-44
5,5
4,9
6
8,6
8
9,1
11,4
11,4
11,4
25-29
12,9
13,2
12,6
20-24
9,1
8,9
9,4
10
15,2
15,8
14,6
15
10,1
10,8
9,6
20
15
16,1
14,1
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
0
15-19
30-34
35-39
Всего
Мужчины
55-59
60-72
Женщины
Рис. 4. Распределение пользователей сети Интернет по половозрастным группам
(составлено по данным федерального статистического
наблюдения [5])
Таким образом, на основе федерального статистического наблюдения по вопросам информатизации общества можно констатировать, что население России, находящееся в трудоспособном возрасте, имеет технические возможности и соответствующие навыки использования сети Интернет для осуществления трудовых и предконтрактных трансакций посредством Интернета, однако использование Интернета в России в целях трудоустройства находится на начальном этапе.
К основным тенденциям изменения рынка труда под влиянием информационных технологий можно отнести, во-первых, рост количества занятых в информационной сфере, вовторых, рост требований к образовательному уровню занятых, в-третьих, глобализацию
рынка труда, в-четвертых, появление новых форм занятости.
При этом стремительный рост сегмента самозанятых профессионалов, работающих
удаленно (через Интернет), так называемых фрилансеров, сопровождается расширением неформального сектора рынка труда.
В последние годы в условиях информатизации общества одними из основных тенденций в сфере занятости признаны ее дестандартизация и флексибилизация. Флексибилизация
рынка труда выражается в повышении его гибкости и приспособляемости, проявляющейся в
общем снижении издержек на совершение трансакций на рынке труда, стимулировании создания рабочих мест с неполным рабочим днем и почасовой оплатой труда, смягчении трудового законодательства в пользу работодателей. Также с флексибилизацией рынка труда напрямую связано снижение роли профсоюзов в осуществлении социально-экономической политики и, как следствие, уменьшение количества их членов. Экономические последствия такого развития многообразны и охватывают все сферы социальной и экономической жизни
общества. В условиях высокой конкуренции, рыночной нестабильности и высокого технологического динамизма фирмы стремятся максимально гибко использовать рабочую силу. В
частности, они следуют стратегиям экстернализации и аутсорсинга: все больший объем работ выносится за пределы фирмы, а трудовые отношения с наемными работниками заменяются коммерческими отношениями с подрядчиками. В качестве последних могут выступать
не только другие организации, но и самостоятельно занятые индивиды [3, с. 92].
Необходимо обратить внимание на процессы реструктуризации неформальной занятости в условиях постиндустриального (информационного) общества: изменение содержания,
форм и сфер трудовой деятельности, формирование гибких трудовых практик, появление
новых рынков. Несмотря на то что значительная часть неформально занятых по-прежнему
сосредоточена в традиционных сферах сельского хозяйства, торговли и строительства, основная доля роста их численности в развитых странах приходится на быстрорастущие отрасли с высокими требованиями к квалификации, в частности, в секторе деловых и социальных
услуг [3, с. 93].
125
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В характеристике современного общества как информационного заложен тезис о перемещении сферы применения человеческого труда из материального производства в нематериальное. Расширяющаяся доступность и портативность необходимых для работы с информацией средств производства подрывают зависимость работника от работодателя. Именно
это позволяет многим профессионалам самостоятельно выходить на рынок, избегая отношений найма. В этом случае своим заказчикам они продают не рабочую силу, а готовую услугу: например, разработка интернет-сайта, перевод текста, проектирование здания и т.д. Независимых самозанятых профессионалов принято называть фрилансерами, традиционно к ним
относили представителей «свободных» профессий: художников, журналистов, архитекторов,
фотографов и др. Сегодня профессиональная палитра активно расширяется за счет работников «новой экономики», напрямую связанных с информационными технологиями, так называемая электронная самозанятость, например: специалисты по интернет-рекламе, программисты, веб-дизайнеры и др.
К особенностям электронной самозанятости относятся: внеорганизационная модель
труда, проектный характер работы, гибкость трудового процесса, нетрадиционность организации рабочего места и времени, большие риски и нестабильность для работника, высокий
уровень человеческого капитала, относительно высокий уровень доходов в сочетании с нестабильностью и непредсказуемостью, позитивная трудовая мотивация, предприимчивость.
В 2008 и 2011 гг. в России была проведена перепись фрилансеров, которая позволила
проанализировать социально-демографические характеристики отечественной электронной
самозанятости. Полученные данные позволяют отметить следующие характеристики:
молодежная направленность: 71% фрилансеров моложе 30 лет, при этом порядка половины (47%) в возрасте от 18 до 26 лет;
тенденция к выравниванию гендерного распределения: в 2011 г. 61% фрилансеров
составляли мужчины и 39% женщины, тогда как в 2008 г. это соотношение составляло 67 и
33% соответственно;
высокий уровень образования: 62% респондентов имеют высшее образование, 21%
неполное высшее, при этом 9% имеют два и более высших образования и 2% ученую степень;
трудовые ценности фрилансеров существенно отличаются от общероссийских: менее
выражена материальная мотивация, связанная с размером оплаты труда, больше привлекают
интересная работа и ее соответствие личным способностям, возможность проявлять инициативу и достигать определенных результатов, гарантии и стабильность занятости менее значимы, нет склонности к минимизации трудовых затрат;
высокий уровень удовлетворенностью работой и жизнью: 58% респондентов полностью или большей частью удовлетворены жизнью, доля неудовлетворенных составляет 13%,
28% опрошенных испытывают и удовлетворение, и неудовлетворение в равной степени;
неформальность отношений между заказчиком (работодателем) и фрилансером (работником): менее 18% фрилансеров зарегистрированы в качестве индивидуальных предпринимателей, лишь 12% респондентов заключают официальный письменный договор, 51%
официального договора не составляют, а все основные вопросы (уровень оплаты, техническое задание, сроки) фиксируют в ходе переписки, 34% фрилансеров и заказчиков имеют
только устные договоренности.
К особенностям развития современного рынка труда относится также появление рынков удаленной работы. Концепцию удаленной работы еще в начале 1970-х гг. предложил
Дж. Ниллес [4], однако ее полноценная массовая реализация стала возможна позже благодаря развитию информационных технологий и технологий связи, дающих возможность обрабатывать и передавать большие объемы информации.
Согласно данным национальной статистики Великобритании, в 2010 г. каждый десятый занятый Соединенного Королевства постоянно работал в удаленном режиме, что в совокупности составляло порядка 2,8 млн. чел. Это в 3 раза больше, чем в 1997 г., когда удаленных работников впервые начали учитывать. Несмотря на то что организации все шире внеВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
126
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
дряют практику удаленной работы, наибольшее распространение она получила среди самозанятых: 62% всех телеработников заняты самостоятельно, а 47% всех самозанятых работают удаленно. Среди наемного персонала доля телеработников составляет всего 4%. При этом
темпы роста числа телеработников среди самозанятых выше, чем среди наемных работников, и около 90% телеработников заняты высококвалифицированным профессиональным
или управленческим трудом [3, с. 95].
В России официальная статистика работающих удаленно не ведется, однако, по материалам исследовательского центра рекрутингового портала Superjob.ru, 32% российских
компаний используют труд удаленных сотрудников. Согласно анализу ответов респондентов, статистика удаленных профессий следующая: IT-разработка, программирование и системное администрирование 24%, территориальные менеджеры по продажам 18%, финансы и бухгалтерия 11%, рекрутинг – 10%. Согласно исследованию, проведенному Vanson
Bourne по заказу Citrix, к 2020 г. треть служащих в России не будет проводить все рабочее
время в офисе. Сотрудники компаний смогут работать дома или на площадках, где ведутся
проекты, или на территории заказчика. Российские компании будут предоставлять в среднем
7 рабочих мест на 10 сотрудников, при этом каждый работник будет иметь доступ к корпоративной сети в среднем с 6 различных устройств [2].
Информатизация общества влияет на инфраструктуру рынка труда: развиваются и появляются сайты по подбору персонала («работные» сайты), коммерческие службы занятости
используют новые интернет-технологии поиска и подбора персонала (например, краудрекрутинг), появился и развивается Электронный банк вакансий единая электронная база государственных центров занятости.
К новым тенденциям также относится изменение взаимоотношений агентов рынка труда по поводу осуществления предконтрактных трансакций: поиска на рынке труда. Сегодня
все чаще при осуществлении поиска все участники рынка используют Интернет. Соискатели
при поиске работы используют Интернет для размещения резюме на сайте по поиску работы
или сайте работодателя, а также для рассылки адресных электронных писем. Одним из наиболее распространенных средств для поиска работы сегодня в США становятся такие социальные сети, как Facebook, Twitter и LinkedIn. Компания Jobvite в 2011 г. провела исследование использования социальных сетей для поиска работы. По данным исследований американского рынка труда, 9 из 10 соискателей имеют профили в социальных сетях, 1 из 6 человек использует социальные сети, чтобы найти работу, показатель результативности использования социальных сетей Интернет при трудоустройстве вырос в 2011 г. по сравнению с
2010 г. на 5% и составил 16%, т.е. 16% соискателей нашли работу благодаря социальным
медиа, 54% всех соискателей используют Facebook, Twitter и LinkedIn для поиска работы. По
данным исследования, Facebook помог найти работу 18400000 американцам, 10200000 американцев сказали, что LinkedIn помог им найти работу, и 8000000 американцев сказали, что
работу им помог найти Twitter.
В декабре 2012 феврале 2013 г. специалисты международного рекрутингового агентства Kelly Services провели исследование, в котором изучили различные параметры, влияющие на процессы привлечения и удержания персонала. По результатам исследования, в котором участвовали 120 тыс. респондентов из 31 страны, включая 5 160 чел. из России, выяснилось, что под влиянием социальных сетей изменились способы поиска работы, а также
степень вовлеченности сотрудников в работу. Согласно результатам Kelly Global Workforce
Index (KGWI), все больше россиян широко используют социальные сети для развития деловых контактов и поиска возможностей трудоустройства. По сравнению с 2012 г. количество
респондентов, склонных искать работу через социальные сети, увеличилось на 5% и составило 29% опрошенных. При этом 63% россиян отмечают, что они опираются на мнение друзей и знакомых в социальных сетях при принятии решения о трудоустройстве или о карьерном развитии. Развитие этой тенденции не ограничивается только молодым поколением.
Среди представителей поколений Y, X и бэби-бумеров примерно равное количество людей,
которые устраиваются на работу благодаря своему кругу знакомых в социальных сетях.
127
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Работодатели все чаще стали обращаться в социальные сети для поиска сотрудников, и
многие соискатели на этом выигрывают. При этом рекрутинговые компании также не остаются в стороне и пользуются социальными сетями для поиска работников. Так, компания
HeadHunter запустила приложение по поиску работы для социальных сетей «ВКонтакте» и
Facebook. Оно позволит пользователям социальных сетей Интернет ежедневно получать
подборки актуальных вакансий, которые будут приходить с сайта компании. Для этого потребуется однократно сообщить приложению параметры желаемых вакансий: по профессии,
зарплате, городу и графику работы. Приложение подбирает работу из базы в 300 тыс. вакансий для пользователей, живущих в России, на Украине, в Казахстане, Белоруссии и Азербайджане. Для отклика на вакансию соискателям необходимо иметь резюме на hh.ru. Пользователи «Вконтакте» и Facebook смогут его создать, авторизовавшись на сайте с помощью профиля социальной сети. По словам специалиста компании, данное приложение особенно
удобно для тех, кто не находится в активном поиске работы, поскольку позволяет следить за
тенденциями, происходящими на профессиональном рынке, не выходя из социальной сети.
Это психологически важно: агент, формирующий предложение на рынке труда, может и не
искать работу, однако он всегда в курсе, если появляется что-то привлекательное. Подобные
решения также способствуют снижению трансакционных издержек поиска на рынке труда и
повышению эффективности его функционирования.
Переход к информационному обществу сегодня становится реальной перспективой,
более того, насущной и неизбежной необходимостью. Любая экономическая система функционирует и развивается в условиях информатизации общества, не исключение и рынок труда. Информационные технологии и коммуникации являются решающим фактором процесса
развития и повышения эффективности функционирования такой сложной социальноэкономической системы как рынок труда.
Таким образом, можно сделать вывод, что информатизация общества оказывает существенное влияние на функционирование рынка труда. К основным тенденциям изменения
взаимоотношений под влиянием информатизации общества можно отнести появление рынков удаленной работы, новых форм занятости, новых технологий поиска и подбора персонала, распространение и развитие способов поиска на рынке труда посредством Интернета. Сегодня можно констатировать изменение условий функционирования рынка труда под воздействием информатизации общества, которая, в свою очередь, оказывает влияние на уровень трансакционных издержек и, следовательно, на эффективность функционирования
рынка труда.
Библиография
1. Данные международного сайта Internet World Stats [Электронный ресурс].
URL:
http://www.internetworldstats.com/euro/ru.htm
2. Данные Tvoy-Start.ru [Электронный ресурс].
URL: http://tvoy-start.ru/poleznayainformatsiya-dlya-podpischikov/tret-rossiyskih-kompaniy-segodnya-rabotayut-s-udalennyimi-sotrudnikami
3. Стребков Д.О., Шевчук А.В. Электронная самозанятость в России // Вопросы экономики. –
2011. – № 10. – С. 91–112.
4. Nilles J. Managing Telework // J. Nilles. – N.Y., 1992. – 352 с.
5. Федеральное статистическое наблюдение по вопросам использования населением информационных технологий и информационно-телекоммуникационных сетей 2013 [Электронный ресурс].
URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/science_and_innovations/it_te
chnology/
6. Fields G. Labour Market Modeling and the Urban Informal Sector: Theory and Evidence. / ed. by
D. Turnham, B. Salome, A. Schwarz. – Paris: OECD, 1990. – 69 p.
7. Bazhenova V.S., Protasova E.N. To the problem of content of transaction expenses on the labor
market // Global Science and Innovation: material of the 1 International Scientific Conference. Vol. 1.
Chicago: Publishing office Accent Graphics communications, 2013. – P. 40 46.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
128
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Bibliography
1.
Internet
World
Stats
data
[electronic
resource].
URL:
http://www.internetworldstats.com/euro/ru.htm
2. Tvoy-Start.ru Data [electronic resource]. URL: http://tvoy-start.ru/poleznaya-informatsiya-dlyapodpischikov/tret-rossiyskih-kompaniy-segodnya-rabotayut-s-udalennyimi-sotrudnikami
3. Strebkov D.O., Shevchuk A.V. Electronic self-employment in Russia // Economic Issues. 2011.
N 10. P. 91 112.
4. Nilles J. Managing Telework // J. Nilles. N.Y., 1992. – 352 p.
5. Federal Statistical observation on the use of information-technology, information and telecommunications
networks
in
2013
by
population
[electronic
re-LAS].
URL:
http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/science_and_innovations/it_technolog
y/
6. Fields G. Labour Market Modeling and the Urban Informal Sector: Theory and Evidence. / G ed. by
D. Turnham, B. Salome, A. Schwarz. Paris: OECD, 1990. 69 p.
7. Bazhenova V.S., Protasova E.N. To the problem of content of transaction expenses on the labor
market [Text] / V.S. Bazhenova, E.N. Protasova // Global Science and Innovation: material of the 1 International Scientific Conference. Vol. 1. Chicago: Publishing office Accent Graphics communications, 2013.
P. 40 46.
129
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В.Е. Сактоев, д-р экон. наук, проф.
А.Б. Чимитова, канд. экон. наук, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г.Улан-Удэ
УДК 330.101
О РОЛИ СОЦИАЛЬНОГО КАПИТАЛА В ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
Статья посвящена изучению социального капитала, проблемам развития и накопления социального капитала, которые предопределяют изучение понятийно-категориального аппарата социального капитала.
В зарубежной науке имеется большое количество публикаций, дискуссий по поводу концепции
социального капитала. Необходимо признать и усовершенствовать исследование наличия и развития данного капитала в российской экономике. В данной статье мы задались вопросом, какова роль
социального капитала в экономике.
Ключевые слова: социальный капитал, внешние эффекты, общественное благо.
V.E. Saktoev, Dr. Sc. Economics, Prof.
A.B. Chimitova, Cand. Sc. Economics
IMPORTANCE OF SOCIAL CAPITAL IN THE ECONOMIC PROCESS
The article is devoted to the research of the social capital and the problem of social capital development and accumulation, which predetermine the study of its concept and categorical apparatus of the social
capital.
While the concept of the social capital is widely discussed and studied in foreign scientific publications, the need for recognizing and improving the availability and development of such a research in the
Russian economy still exists. This article is devoted to the problem of the social capital’s role in the economy.
Key words: social capital, public good, public benefit.
Социальный капитал – это относительно новая категория, которая используется в политэкономии, социологии и других общественных науках. Исследование социального капитала со времени ее появления имеет междисциплинарное направление. Данная статья направлена на то, чтобы уточнить категорию социального капитала с точки зрения экономической теории.
Расширенное использование категории «социальный капитал» в науке стало возможным после выхода в свет книги Г. Беккера «Человеческий капитал» (1964) [5]. Г. Беккер
произвел расчет экономической эффективности образования, а впоследствии опубликовал
много статей по самым разнообразным социальным проблемам, трактуя их с позиций экономического образа мышления.
Важный вклад в развитие понятия социального капитала внесла теория П. Бурдье, согласно которой социальный капитал трактуется как дифференцирующий и конструирующий
фактор социального поведения, так как была установлена взаимосвязь между социальным,
физическим, культурным и человеческим капиталами. Понятие социального капитала рассмотрено в работах Дж. Коулмана [2], Ф. Фукуямы [1].
Социальный капитал представляет собой совокупность реальных или потенциальных
ресурсов, т.е. всех видов капитала, связанных с принадлежностью к группе и вовлечением в
устойчивую сеть социальных связей. Данный вид капитала имеет четкие социально обусловленные границы применимости и базируется на взаимных обязательствах и взаимном признании [3]. Данная категория введена в социологию Бурдье в 1980 г. и широко используется
в современной науке [4].
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
130
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В современной экономике социальный капитал приобретает особую актуальность. Благодаря его развитию и укреплению можно добиться не только подъема экономики, но и увеличения общего уровня благосостояния общества. Социальный капитал воплощен в человеке и не может продаваться, или передаваться, или оставляться в наследство по завещанию,
как деньги и материальные ценности.
Например, Ф. Фукуяма писал о том, что в развитых странах происходит эрозия гражданского общества, потому что сокращаются радиусы доверия. Социальный капитал является важнейшим параметром управления высококвалифицированными работниками, оперирующими сложными диффузными, плохо поддающимися выражению или трудно передающимися знаниями и процессами. Организации (начиная от университетов и заканчивая инженерными, бухгалтерскими и строительными компаниями) не пытаются управлять своим
квалифицированным персоналом при помощи подробных бюрократических правил работы
и стандартных рабочих процедур. Большинство менеджеров среднего звена могут принимать
решения более эффективные, чем те менеджеры верхнего звена, которые ими руководят;
только они сами способны квалифицированно оценить свою эффективность. Таким работникам обычно доверяют самим управлять собой на основе усвоенных профессиональных стандартов. Врач, вероятно, не поступит неэтично в отношении своего пациента, даже если ктото ему заплатит за это; он давал клятву служить интересам пациента прежде, чем своим.
Профессиональное образование, следовательно, является главным источником социального
капитала в любом передовом обществе информационного века и обеспечивает основу для
децентрализованной, горизонтальной организации [1].
На наш взгляд, социальный капитал на макроэкономическом уровне образуется как результат функционирования высокоорганизованной социально-экономической системы. Самое важное здесь доверие и положительные эффекты, которые приобретают вид институциональной структуры. В неоклассической экономической теории внешние эффекты рассматриваются как следствие либо провала рынка, либо механизма цен. Отсюда их определение: внешние эффекты полезность или издержки, которые учитываются в системе цен. Согласимся с определением А.А. Аузан [6], что внешние эффекты – величина полезности или
издержек, которые не отражены (не специфированы) в условиях контрактов. Внешние эффекты создают тем самым различие, с одной стороны, между общественными и частными
выгодами (для позитивных внешних эффектов), с другой, между частными и общественными издержками (для отрицательных внешних эффектов). Социальный капитал по своей
сущности близок к внешнему эффекту, определим, какой «знак» (положительный или отрицательный) имеет социальный капитал.
В современной научной среде России «социальный капитал» категория неоднозначная, поскольку «социальное» традиционно воспринимается как общественное и высокозатратное. Эффективность общественного блага очень сложно измерить, общественное благо
может мультиплицировать социальные положительные эффекты. Социальный капитал может приносить, и весьма ощутимые, экономические эффекты.
Отношения между индивидуумами могут влиять на продуктивность экономической
деятельности. И даже там, где не хватает материальных, финансовых активов, вовлечение
новых качеств социально-экономической системы может радикально менять ситуацию. Считаем, что социальный капитал это приобретенное качество социально-экономической системы, он возникает, как положительный эффект, как результат деятельности высоко организованной социально-экономической системы, где имеет место высокий уровень доверия на
микро- и макроуровне. Социальный капитал производная социально-экономических отношений: взаимосвязи, основывающиеся на доверии, способствуют продуктивности, могут носить мультипликативный характер. Как и любой капитал, социальный производителен
имеет отдачу от инвестиций в социальные отношения. Индивидуумы вступают в социальные
отношения и включаются в определенные сети для получения прибыли. Основой прибыли
может стать сочетание важнейших ресурсов: земли, труда, капитала, которые возникают или
131
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
усиливаются при наличии социальных связей и позволяют повысить эффективность деятельности.
Социальные связи могут выступать фактором снижения диспропорций в условиях информационной ассиметрии, а также вариантом наиболее выгодного поведения на рынке.
Различают три основные формы социального капитала:
1) внутрисемейный;
2) внутри одной социальной группы;
3) внутри формальных институтов, не являющихся элементом группы.
Ограниченный круг доверия внутри группы, например, членов домохозяйства или узкого круга друзей, способствует социальному взаимодействию, направленному внутрь этой
группы и в меньшей степени ориентированному на доверие и сотрудничество в социуме. Такая сосредоточенность на интересах группы в ущерб общественным интересам может провоцировать коррумпированность или рост издержек, или так называемую Хнеэффективность.
В трудовых коллективах высокая степень доверия и взаимных обязательств может препятствовать внешним информационным потокам и снижать инновации.
Индивиды всегда что-то делают друг для друга, возникают кредит доверия и соответствующие обязательства с обеих сторон, хотя они могут и не полностью взаимно компенсироваться. В других социальных группах, где люди более самодостаточны и меньше зависят
друг от друга, доверия меньше.
Социальный капитал зависит от уровня доверия в социальной среде, и действительного
объема обязательств. Примером доверительности могут служить так называемые кредитнопотребительские кооперативы граждан, которые являются эффективными финансовыми институтами. К сожалению, кооперативное движение в Российской практике получило негативное развитие в силу использования данной модели микрофинансовыми институтами в
нецелевых направлениях.
Например, ведущая роль социального капитала на рынке труда проявляется практически на всех этапах трудовых отношений от найма до увольнения: обучение, разрешение трудовых конфликтов. На основе социальных связей осуществляется выбор профессии, специальности. Социальные взаимосвязи и наличие социального капитала являются важным фактором карьерного роста, заключения сделок, выигрышных контрактов, продвижения по
службе.
В России, когда речь идет о найме менеджера среднего или верхнего звена, социальный
фактор является весьма значимым и привлекательным и для работника, и для работодателя.
Социальные связи, контакты, возможности работника делают его более конкурентоспособным с точки зрения работодателя, который может рассчитывать в этом случае не только на
отдачу от человеческого капитала работника, но и на отдачу от его социального капитала.
Современные организации меняют действия в зависимости от возможностей наемных менеджеров, ведь значение межличностных связей гораздо выше, чем соответствие требованиям должностных инструкций.
Наличие социального капитала, при прочих равных условиях, можно рассматривать
как ресурс при поиске работы и работников на рынке труда. Одним из факторов возникновения социального капитала является доверие. Экономические контракты в большей степени
основаны на доверии. Ключевым в определении социального капитала является понятие
транзакций, основанных на доверии. Доверие становится источником роста фирмы, так как
способствует развитию внутрифирменных и межфирменных взаимодействий, снижению
трансакционных издержек, преодолению информационной ассиметрии. Наличие доверия в
отношениях между контрагентами можно, по мнению специалистов, рассматривать как важное конкурентное преимущество многих предприятий. Внутрифирменные связи и нормы
взаимодействий могут способствовать командной работе, повышать эффективность и качество, улучшать обмен информацией и знаниями.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
132
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Наиболее ярким примером влияния социального капитала на трудовые отношения является использование при найме работников рекомендательных писем, в которых отмечены
особые навыки работника, полученные на предыдущих местах работы, акцентировать внимание на его достижениях. С точки зрения работодателя, рекомендательные письма позволяют существенно сократить трансакционные издержки по найму работника.
Существует определенная связь между социальным капиталом и экономическим ростом: результаты зависят от качества и достоверности применяемых показателей, сложности
взаимовлияний факторов и несопоставимости отдельных характеристик различных социально-экономических систем, определенных институциональными основами.
Макроэкономические выгоды от социального капитала заставляют учитывать его при
выработке государственной политики, в частности, при решении вопросов дифференциации
общества и расслоения, еще и потому, что социальное расслоение в некоторых странах не
имеет обратного процесса и предполагает отсутствие доступа к социальному капиталу.
Нами рассмотрены некоторые вопросы влияния социального капитала на экономическое развитие общества на макро- и микроэкономическом уровнях. Соотношение между
экономическим развитием и социальным капиталом является сложной и малоизученной
проблемой, чем соотношение между социальным капиталом и гражданским обществом. Если согласиться с концепцией А. Смита о «homo economicus», можно сделать вывод, что на
основе межличностных отношений создаются системы норм и взаимного доверия, маловероятно, что это способствует экономическому росту. Фактором экономического роста становятся новые институциональные структуры, основанные на доверии и общественном признании.
Библиография
1. Фукуяма Ф. Великий разрыв. Ч. 2. О генеалогии морали. Гл. 12. Технология, сети и социальный капитал. [Электронный ресурс]. URL: http://gtmarket.ru/laboratory/basis/3232/3244 (дата обращения 26.06.2014).
2. Коулман Дж. Капитал социальный и человеческий. [Электронный ресурс].
URL:
http://www.psycho.ru/library/3930 (дата обращения 11.07.2014).
3. The Blackwell Companion to Political Sociology / K. Nash, A. Scott. (Ed.). Oxford: Blackwell
Publishing, 2006. P. 321.
4. Lin Nan. Social Capital: A Theory of Social Structure and Action. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. P. 22.
5. Becker G.S. Human Capital. N.Y.: Columbia University Press, 1964. P.14.
6. Аузан А.А. Институциональная экономика. Новая институциональная экономическая теория.
М.: Инфра-М. С. 108.
Bibliography
1. Fukuyama F. Great Disruption. P. 2. On the Genealogy of Morals. Chapter 12. Technology, networks and social capital. [Electronic resource]. URL: http://gtmarket.ru/laboratory/basis/3232/3244 (date
accessed 26.06.2014).
2. Coleman J. Social and human capital. [Electronic resource].
URL: http:
//www.psycho.ru/library/3930 (date accessed 7/11/2014).
3. The Blackwell Companion to Political Sociology / K. Nash, A. Scott. (Ed.). Oxford: Blackwell
Pub-lishing, 2006. P. 321
4. Lin Nan. Social Capital: A Theory of Social Structure and Action. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. P. 22.
5. Becker G.S. Human Capital. N.Y.: Columbia University Press, 1964. P. 14.
6. Auzan A.A. Institutional Economics. New Institutional Economics. M.: Infra-M. P. 108.
133
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Н.В. Догадайло, аспирант, e-mail: [email protected]
Российская академия народного хозяйства и государственной службы
при Президенте Российской Федерации, г. Москва
УДК. 336.719
ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ УСТОЙЧИВОЙ ФИНАНСОВОЙ СРЕДЫ
СТРАХОВОГО РЫНКА
В настоящее время развитию страхового рынка в Российской Федерации уделяется повышенное внимание. Вместе с тем вопросы, связанные с его устойчивостью, освещены недостаточно. Поэтому в настоящей статье делается попытка дать определения устойчивой финансовой среды
страхового рынка, которая является непосредственным компонентом его функционирования в условиях глобальных экономических трансформаций.
Ключевые слова: рынок страховых услуг, устойчивое развитие, финансовая среда.
N.V. Dogadaylo, P.G.
APPROACHES TO THE DEFINITION OF A SUSTAINABLE FINANCIAL
ENVIRONMENT OF THE INSURANCE MARKET
Currently, the development of the insurance market in the Russian Federation is in the focus. However, issues related to its sustainability are not discussed enough. Therefore, this paper attempts to determine a
sustainable financial environment of the insurance market, which is an explicit component of its functioning
in the context of global economic transformations.
Key words: insurance market, sustainable development, financial environment .
Введение
Финансовая среда как базовый фактор, определяющий специфику и особенности развития анализируемого объекта, – одна из наиболее важных, интересных и при это недостаточно исследованных проблем в отечественной экономической теории и практике. Вместе с
тем анализ литературных источников позволяет утверждать, что специалисты в области финансов не ставили финансовую среду специальным предметом исследования. По этой причине на сегодня не сформировалась общепризнанная трактовка ее определения. Кроме того,
финансовая среда является непосредственной составляющей устойчивого развития анализируемого объекта, поэтому основное внимание в данной статье уделено обоснованию определения «устойчивая финансовая среда» применительно к российскому рынку страховых услуг.
Цель исследования заключается в анализе существующих подходов к определению
финансовой среды и выработке на этой основе авторской трактовки понятия «устойчивая
финансовая среда страхового рынка».
Методы исследования
Многоаспектность научной проблемы исследования определила необходимость сочетания диалектического и аналитического методов познания; в работе также используются
логический и институциональный подходы, метод анализа и синтеза, метод графических
(схемных) изображений.
В отечественных публикациях, посвященных финансовой среде, последняя отождествляется со средой предпринимательской. Считаем, что данная точка зрения ошибочна, поскольку финансовую среду можно рассматривать как составной элемент предпринимательской среды, более того, определение финансовой среды исходит из сущности финансов и
финансовых отношений, которые не обязательно должны быть основаны на предпринимательской деятельности.
Другой, наиболее распространенный подход основан на отождествлении финансовой
среды с финансовым рынком, идентичным рынку денег. При этом собственно денежный рынок,
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
134
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
по мнению представителей этого подхода, представляет собой рынок краткосрочных кредитов,
предоставляемых на срок менее одного года. А содержание и структура финансового рынка характеризуется наличием развитой системы рынков, субъектов и объектов, институционально
представленных кредитной системой и рынком ценных бумаг.
Однако, анализируя данное определение, несложно заметить, что финансовый рынок
может содержать элементы только внешней финансовой среды. Так, согласно определению
финансового рынка, данному в Современном экономическом словаре, он представляет собой
совокупность рыночных форм торговли финансовыми активами: иностранной валютой, ценными бумагами, кредитами, депозитами, производными финансовыми инструментами и
включает в себя фондовый, кредитный рынки, рынки капитала и мировой финансовый рынок [9].
Одной из немногочисленных работ, посвященных финансовой среде, является исследование Л.Ю. Татариновой, которая предлагает рассматривать последнюю через механизмы
действия финансового посредничества и утверждает, что для успешного развития экономики
государство должно активно вмешиваться в создание и развитие финансовой среды [3].
Однако финансовые ресурсы могут поступать к экономическим субъектам только через
финансовые рынки и через финансовых посредников. При этом возникает вопрос о необходимости определения финансовых посредников. Полагаем, что коммерческие банки, осуществляющие привлечение и размещение финансовых ресурсов, можно отнести к одному из их
видов. Однако в то же время коммерческие банки являются непосредственными участниками финансового рынка. Поэтому приведенное определение требует уточнений, хотя и вызывает несомненный научный интерес.
Предпочтение отдается другой точке зрения, предлагаемой Л.В. Шукловым, где не
уделяется внимание непосредственно финансовой среде, однако рассматривается денежный
поток через описание его финансового окружения, т.е. среду обращения финансовых ресурсов [8]. Следовательно, выдвигается предположение о том, что финансовые ресурсы обращаются в некой финансовой среде. То есть, определив сферу обращения финансовых ресурсов страховых организаций, можно определить состав и содержание их финансовой среды.
Финансовые ресурсы страховых организаций обращаются между непосредственным
участниками страхового рынка в виде страховых и перестраховочных премий, тантьем, комиссий, выкупных сумм, страховых возмещений и обеспечений и т.д. и другими институтами, участвующими в перераспределении финансовых ресурсов, посредством получения кредитов, уплаты налогов, арендных платежей и т.д. [5].
Следовательно, можно предположить, что финансовая среда страхового рынка состоит
из совокупности условий и факторов, внешних по отношению к рынку страховых услуг, которые оказывают влияние на перераспределение финансовых ресурсов между участниками
страховых отношений.
При этом следует, прежде всего, остановиться на самой дефиниции понятий «факторы»
и «условия», поскольку лингвистическое различие между ними предполагает и разный экономический смысл каждого из них. Так, согласно определению, данному в Толковом словаре
русского языка, условие – это обстоятельство, от которого что-то зависит, а также данные
требования, из которых необходимо исходить [2]. Фактор же, согласно Словарю современных понятий и терминов (factor – букв. делающий), определяется как причина, движущая
сила какого-либо процесса или явления либо его отдельные черты [1].
В связи с этим под финансовой средой рынка страховых услуг будем понимать совокупность активных условий и факторов, действующих на страховой рынок и влияющих на
финансовые взаимоотношения между его участниками. При этом необходимо учитывать,
что финансовая среда складывается из микро- и макросреды.
Безусловно, составляющие страхового рынка охватывают самый широкий спектр
внешних и внутренних финансовых отношений. Однако применительно к рынку страховых
услуг понятие финансовой среды, ее макро- и микросоставляющих требуют уточнения и дополнения.
135
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
В целях дальнейшего исследования и освещения вопросов выявления подобных факторов и условий необходимо упорядочить представления об устойчивости финансовой среды
розничного сегмента российского рынка страховых услуг.
Устойчивость финансовой среды страхового рынка предлагается рассматривать, с одной стороны, как систему социальных и экономических составляющих развития розничного
сегмента российского рынка страховых услуг. С другой, как интегральную экономическую
категорию, учитывающую условия и факторы, действующие на страховой рынок и обеспечивающие стабильность финансовых взаимоотношений между его участниками посредством усиления роли государства в регулировании финансовых взаимоотношений между
страхователями и страховщиками, поддержания ресурсного потенциала страхового рынка
и повышения качества жизни населения. Предложенное определение является новым по совокупности рассматриваемых признаков и опосредует определение критериев и показателей,
необходимых для оценки развития финансовой среды розничного сегмента рынка страховых
услуг.
Под финансовыми условиями устойчивого развития страхового рынка будем понимать
требования и объективные обстоятельства, без которых это развитие не представляется возможным. Выделим ключевые из них:
1. Методологические основания – наличие способов организации и осуществления как
теоретических исследований в отношении формирования устойчивой финансовой среды
страхового рынка, так и практических приемов построения устойчивой финансовой среды, в
частности посредством трансплантации опыта развитых стран.
2. Методический инструментарий – формирование единой, комплексной и обязательной к применению методики оценки степени устойчивости финансовой среды розничного
сегмента страхового рынка, разработка системы индикаторов, позволяющих осуществлять
контроль за достижением целей устойчивого развития, управлять этим процессом, статистически оценивать эффективность используемых средств и уровня достижения поставленных
целей.
3. Условия обмена и распределения финансовых ресурсов в рамках розничного сегмента рынка страховых услуг.
Таковы, на наш взгляд, важнейшие условия, влияющие на устойчивое развитие финансовой среды розничного страхового рынка. Вместе с тем необходимо отметить, что перечисленные условия не являются исчерпывающими, они лишь отражают ключевые аспекты поддержания устойчивости. Кроме того, для ее обеспечения необходимы определенные меры,
которые должны быть предприняты соответствующими органами власти в отношении финансовой среды. Однако при разработке и реализации этих мер следует учесть, что на последнюю воздействуют разнообразные негативные и благоприятные условия и факторы, которые необходимо учитывать [6]. Очевидно, что равновесие с точки зрения концепции устойчивого развития может быть достигнуто при преодолении влияния негативных факторов
и усиления действия позитивных факторов, способных ускорить и гармонизировать процесс
формирования устойчивой финансовой среды. Уточнение условий и факторов позволило
идентифицировать две базовые степени влияния финансовой среды на развитие розничного
страхование, представленные в таблице.
Таким образом, для формирования финансовой среды, стимулирующей развитие страхового рынка, характерны идеальные, теоретически возможные финансовые условия, предусматривающие государственную поддержку развития страхования в условиях экономического роста. Наша позиция исходит из того, что применение совокупности перечисленных
условий и факторов в практике представляет определенные сложности, поскольку способно
обеспечить дестимулирующий эффект, при котором участники страхового рынка не будут
заинтересованы в правильной оценке и контроле возможных рисков.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
136
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица
Степень влияния финансовой среды
на развитие розничного сегмента страхового рынка
Степень влияния
Финансовая
среда,
стимулирующая развитие
страхового
рынка
Финансовая
среда,
ограничивающая развитие
страхового
рынка
Условия и факторы,
характеризующие состояние финансовой среды
Привлекательные инструменты финансирования
Высокий уровень доходов населения
Налоговые льготы
Платежеспособный спрос на страховые услуги
Наличие гарантийного фонда, обеспечивающего
страховые выплаты при несостоятельности (банкротстве) страховщика
Бюджетные ассигнования
Высокие процентные ставки по кредитам
Отсутствие налоговых льгот
Отсутствие привлекательных инструментов финансирования
Низкий уровень жизни населения и др.
Комментарий
Идеальные, теоретически
возможные финансовые
условия функционирования страхового рынка
Условия, способствующие сокращению количества участников страхового рынка
Источник: составлено автором.
Однако грамотное сочетание и взаимодополнение перечисленных факторов и условий
способно оказывать стимулирующее влияние в разных экономических ситуациях. Таким образом, во взаимодействии друг с другом указанные условия и факторы приобретают новые
качественные характеристики, отражающие всю сложность поддержания устойчивости финансовой среды розничного сегмента рынка страховых услуг.
Вместе с тем для поддержания устойчивости финансовой среды необходимо определить ее базовые принципы. Так, в Концепции устойчивого развития в качестве системообразующих рассматриваются три принципа:
обеспечение сбалансированности экономики и экологии, т.е. достижение такой степени развития, когда люди в производственной или иной экономической деятельности перестают разрушать среду обитания;
обеспечение сбалансированности экономической и социальной сфер, взятых в их человеческом измерении, что означает максимальное использование в интересах населения тех
ресурсов, которые дает экономическое развитие;
решение задач, связанных с развитием, не только в интересах ныне живущих, но и
всех будущих поколений, имеющих равные права на ресурсы.
Таким образом, можно утверждать, что принципы устойчивого развития социальноэкономических систем так или иначе связаны с составляющими элементами этой системы.
Однако для конкретных рынков, а в частности их финансовой среды, принципы устойчивости будут видоизменяться [7].
Учитывая, что «принцип» в соответствии с Философским энциклопедическим словарем представляет собой (от лат. principium начало, основа) основное исходное положение,
первопричину, исходный пункт объяснения или руководство к действиям [4], попытаемся
выделить основные принципы устойчивого развития финансовой среды страхового рынка.
Основываясь на вышеприведенных принципах, учитывая специфику объекта исследования, позволившего определить содержание дефиниции «устойчивость финансовой среды
рынка страховых услуг», и акцентируя внимание на необходимости поддержания стабильности финансовых взаимоотношений между участниками страхового рынка, считаем целесообразным в качестве базовых принципов выделить следующие (рис.).
137
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Базовые принципы устойчивого развития экономических систем
Принцип обеспечения
сбалансированности
экономической
и социальных сфер
Принцип обеспечения
сбалансированности
экономики и экологии
Решение задач,
связанных с развитием,
в интересах будущих
поколений
Принцип рационализации
деятельности
в целях удовлетворения
потребностей населения
в страховой защите
Принцип гарантированности
страховой защиты
Принцип пропорциональности
финансирования ирезервирования
Принцип управления рисками
Социальная сфера
Экономическая сфера
Принципы формирования устойчивой финансовой среды рынка страховых услуг
Источник: составлено автором.
Рис. Принципы формирования устойчивой финансовой среды
розничного сегмента рынка страховых услуг
1. Принцип обеспечения сбалансированности развития страхового рынка, при котором
защита имущественных интересов населения должна сопровождаться безусловными обязательствами страховых организаций по страховым выплатам путем формирования гарантийного фонда страховых выплат. То есть в целях достижения устойчивого развития страхового
рынка необходимо установить баланс между объемом привлеченных страховых премий и
размером страховых выплат, который позволит обеспечить финансовую безопасность граждан, заключивших договоры страхования, от угроз как возникновения убытков в результате
наступления страхового случая, так и обеспечения страховой выплаты при несостоятельности (банкротстве) страховщика. Принцип сбалансированности развития страхового рынка
представляется ведущим при решении вопроса устойчивого развития его финансовой среды.
2. Принцип пропорциональности финансирования. В финансовом менеджменте вопрос
о пропорциональности структуры финансирования исследуется в аспекте оптимизации соотношения между собственным и долговым капиталом, изменение которого рассматривается как фактор, влияющий на результаты деятельности организации таким образом, что более
высокие показатели прибыльности достигаются в результате роста доли долгового капитала
в структуре источников средств.
На рынке страховых услуг рост объемов привлечения средств в качестве страховых
премий означает рост рисковых вложений страховых организаций в различные финансовые
инструменты и, следовательно, возможных потерь в будущем, покрывать которые призван
собственный капитал. Одновременно с этим рост объема страховых премий сопровождается
ростом страховых выплат по произошедшим страховым случаям, величина которых не является фиксированной и зависит от размера убытков при рисковых видах страхования и величины накопленных страховых премий и бонусов при накопительном страховании. Расходы,
вызванные исполнением страховыми организациям обязательств по страховым выплатам в
сумме, не обеспеченной страховыми резервами, также покрываются собственным капитаВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
138
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
лом, уменьшая сумму накопленной ранее прибыли. Кроме того, эффект кумуляции рисков
приводит к недостатку у страховых организаций средств для исполнения страховых обязательств, который в отсутствие ликвидных резервов приходится покрывать за счет новых заимствований.
Эти обстоятельства обусловливают рассмотрение проблемы структуры финансирования страховых организаций с позиции достаточности формирования страховых резервов.
3. Принцип управляемости рисками. Определение видов рисков является необходимым
при построении системы риск-менеджмента в страховании, так как от выбора перечня рисков, наиболее релевантных бизнесу, будет зависеть устойчивость развития страхового рынка. В настоящее время не существует нормативно-правового источника, определяющего состав рисков, которые являются объектом управления ни в страховых компаниях, ни в иных
субъектах страхового дела. Данный перечень также не закреплен ни в одном специальном
регламенте саморегулируемых организаций страховщиков, таких как Всероссийский союз
страховщиков, Российский союз автостраховщиков и др.
Основными рисками, с которыми столкнулись страховые организации в период кризиса, стали риски обесценивания инвестиционного портфеля и кредитные риски объектов инвестиций. Расширение спектра финансовых инструментов, которые используются при размещении страховых резервов, рост финансовых инноваций, меняющаяся институциональная
структура финансовой системы, а также воздействие государственного регулирования страховой деятельности способствуют изменению и модификации структуры и механизмов финансирования в направлении обеспечения их большего разнообразия и рискованности.
Несмотря на то что современная система управления рисками имеет в своем арсенале
достаточно разнообразный набор способов и методов управления, все они так или иначе связаны с ограничением риска, выходом из риска путем продажи актива, сокращением риска
путем отказа от части доходов или полным отказом от проведения рисковой операции. Однако в настоящих условиях приоритетным методом управления рисками для страховых организаций становится покрытие принимаемого риска резервами ликвидности. Создание таких резервов предполагает, что часть страховых премий сохранит денежную форму или
примет форму высоколиквидных активов, обладающих способностью к абсолютной конвертации в деньги. В целом усиление риск-менеджмента страховых компаний позволит сделать
рынок более сбалансированным и обеспечит его поступательное и устойчивое развитие.
Принцип рационализации деятельности в целях удовлетворения потребностей населения в страховой защите. Данный принцип заключается в разработке методики расчета тарифных ставок по видам страхования с учетом платежеспособного спроса населения и предложением страховых продуктов, удовлетворяющих спрос населения в страховой защите.
Таким образом, результатом настоящей статьи стал анализ существующих подходов к
определению «финансовая среда», а также уточнение анализируемой дефиниции «устойчивая финансовая среда страхового рынка». Более того, проведенное исследование позволило
сформулировать базовые принципы формирования стартового рынка, уточнение которых
было проведено при использовании исходных положений Концепции устойчивого развития,
рассматривающей их в ракурсе экономической, экологической и социальной составляющих.
Предложенные принципы опосредуют экономическую эффективность и социальную ориентированность рынка страховых услуг и позволят автору в дальнейших исследованиях перейти к построению концепции устойчивого развития российского рынка страховых услуг.
Библиография
1. Краткий словарь современных понятий и терминов / под ред. В.А. Макаренко. – М.: Республика, 2000.
2. Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка. URL: http://www.classes.ru/allrussian/russian-dictionary-Vasmer-term-12628.htm#ozhegovhttp://slovary.yandex.ru
3. Татаринова Л.Ю. Влияние финансовой среды на развитие розничного банкинга в России //
Финансы и кредит. 2011. – № 22 (454).
139
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
4. Философский энциклопедический словарь / под ред. Е.Ф. Губского, Г.В. Кораблевой,
В.А. Лутченко. – М.: Инфра-М, 2006.
5. Фрумина С.В. Конкурентная финансовая среда как условие устойчивого развития страхового рынка // Современная конкуренция. 2012. № 5.
6. Фрумина С.В. Страховой рынок как элемент устойчивого развития социальноэкономической системы государства // Аудит и финансовый анализ. 2012. № 3.
7. Фрумина С.В. Принципы устойчивого развития розничного сегмента страхового рынка в условиях изменения финансовой среды // Финансовые исследования. 2012. № 3.
8. Шуклов Л.В. Финансовый менеджмент в условиях кризиса. Опыт компаний малого и среднего бизнеса. – М.: Книжный дом «Либроком», 2009.
9. http://slovary.yandex.ru
Bibliography
1. Concise Dictionary of modern concepts and terms / Ed. by Makarenko V.A.
M.: Respublika,
2000.
2. Ozhegov S.I. Russian language dictionary
URL: http://www.classes.ru/all-russian/russiandictionary-Vasmer-term-12628.htm#ozhegovhttp://slovary.yandex.ru
3. Tatarinova L.Yu. Impact of the financial environment on the development of the retail banking in
Russia // Finance and credit. 2011. N 22 (454).
4. Encyclopedic Dictionary of Philosophy / ed. by E.F. Gubskiy, G.V. Korablyova, V.A. Lutchenko.
M.: Infra-M, 2006.
5. Frumina S.V. Competitive financial environment as a condition for sustainable development of the
insurance market // Journal of modern competition. 2012. N 5.
6. Frumina S.V. Insurance market as an element of sustainable social and economic system of the state
// Audit i finasovyj analiz. 2012. N 3.
7. Frumina S.V. Principles of sustainable development in the retail segment of the insurance market in
a changing financial environment // Finansovye issledovania. 2012. N 3.
8. Shuklov L.V. Financial management in crisis. Experience of small and medium-sized businesses. –
M.: «Librokom» Book House, 2009.
9. http://slovary.yandex.ru
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
140
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Е.В. Доржиева, канд. экон. наук, доц., e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 336.14
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОДДЕРЖКИ
РЕГИОНАЛЬНОГО АПК
Рассмотрены республиканские целевые программы, направленные на поддержку регионального
АПК. Проанализированы направления расходования бюджетных средств и дана оценка эффективности мер государственной поддержки. Установлено влияние государственной поддержки на деятельность сельхозпроизводителей. Проведено сравнение эффективности государственной поддержки АПК Республики Бурятия и других регионов Сибирского федерального округа. Выявлено, что
объемы средств, выделяемых из регионального бюджета на сельхозпроизводителей, ниже, чем в
других регионах, однако эффективность господдержки в целом выше.
Ключевые слова: АПК, регион, государственная поддержка, эффективность.
E.V. Dorzhieva, Cand. Sc. Economics, Assoc. Prof.
ASSESSMENT OF EFFECTIVENESS OF THE STATE SUPPORT
FOR REGIONAL AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX
The article is devoted to the republican target programs aimed at supporting regional agricultural
businesses. The designation of budgetary funds is analyzed and the assessment of efficiency of measures of
the state support is given. The influence of the state support on the activity of agricultural producers is established. A comparison of efficiency of the state support of agriculture of the Republic of Buryatia and other regions of the Siberian federal district is carried out. It is found out that the amounts of the regional
budget for agricultural producers are lower, than in other regions, however efficiency of state support is
higher.
Key words: agrarian and industrial complex, region, state support, efficiency.
Сельскохозяйственное производство является приоритетной отраслью экономики Республики Бурятия. Основной целью развития агропромышленного комплекса республики является надежное обеспечение населения сельскохозяйственной продукцией и продовольствием, организаций пищевой и перерабатывающей промышленности сырьем, создание условий для формирования интегрированных производственных структур.
Поддержка сельхозтоваропроизводителей в Республике Бурятия осуществляется на основании Закона Республики Бурятия «О государственной поддержке сельскохозяйственного
производства в Республике Бурятия», принятого Народным Хуралом Республики Бурятия
29 сентября 2005 г. № 1282-III и Закона Российской Федерации «О развитии сельского хозяйства», принятого Государственной Думой РФ 29 декабря 2006 г. № 264-ФЗ. На основании
этих законов были разработаны и действовали в 2013 г. следующие республиканские целевые программы:
«Развитие агропромышленного комплекса и сельских территорий в Республике Бурятия на 2011–2017 годы и на период до 2020 года» (постановление Правительства Республики
Бурятия от 19.10.2010 № 444);
«Развитие перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса Республики Бурятия на 2011–2015 годы (постановление Правительства Республики Бурятия от
10.08.2011 № 420);
«Производство и переработка свинины в Республики Бурятия на 2012–2014 годы»
(постановление Правительства Республики Бурятия от 30.03.2012 № 173);
141
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
«Развитие молочного скотоводства и увеличение производства молока в Республике
Бурятия на 2012–2014 годы» (постановление Правительства Республики Бурятия от
30.03.2012 № 174);
«Развитие мясного скотоводства Республики Бурятия на 2013–2016 годы» (постановление Правительства Республики Бурятия от 05.12.2012 № 727);
«Развитие отрасли овощеводства в Республике Бурятия на 2013 – 2015 годы» (постановление Правительства Республики Бурятия от 05.12.2012 № 729);
«Развитие птицеводства в Республике Бурятия на 2013–2015 годы» (постановление
Правительства Республики Бурятия от 22.05.2013 № 247);
«Развитие отраслей животноводства в Республике Бурятия на 2013–2015 годы» (постановление Правительства Республики Бурятия от 28.05.2013 № 253);
«Развитие переработки и сбыта продукции животноводства в Республике Бурятия на
2013–2015 годы» (постановление Правительства Республики Бурятия от 18.06.2013 № 311);
«Развитие овцеводства в Республике Бурятия на 2013–2015 годы» (постановление
Правительства Республики Бурятия от 18.06.2013 № 312);
«Сохранение и развитие малых сел в Республике Бурятия на 2012–2015 годы» (постановление Правительства Республики Бурятия от 20.12.2011 № 680).
Организациям агропромышленного комплекса Республики Бурятия в 2013 г. выделено
средств из республиканского бюджета в сумме 460,7 млн. руб. (123,2% к уровню 2012 г.), из
федерального бюджета – 597,8 млн. руб. (102% к уровню 2012 г.). Общая сумма государственной поддержки составила 1058,6 млн. руб. (110,2% к уровню 2012 г.) (табл. 1) [1].
Таблица 1
Финансирование агропромышленного комплекса Республики Бурятия за 2012-2013 гг., тыс. руб.
Категории получателей
2012 г.
РФ
РБ
2013 г.
Всего
РФ
РБ
2013 г. в % к 2012 г.
Всего
РФ
РБ
Доля
в обВсего щей
сумме
господдержки
в 2013
г, %
Государственная
поддержка
сельскохозяйственных товаропроизводителей по всем направлениям, всего
586229,9 374118,9 960348,8 597837,7
В том числе
С.-х. организации (прочие)
С.-х. организации участники РЦП
Организации П и ПП
КФХ и ИП
ЛПХ
Прочие (граждане, молодые семьи, МО)
460743,5 1058581,2
в 7,6 р.
123,2
110,2
в 5,8 р. в 6,9 р.
100
19525,58 13376,55 32902,1
149323,6
77536,6
336384,89 270788,1 607173
36183,22 62870,28 99053,5
301747,2
7095
264446,9 566194,1
2300
9395
89,7
19,6
47025,75 6025,7
100820,16 5627,87
60404,7
31983,2
85992,7
1637,3
146397,4
33620,5
128,4
31,7
в 14,3 р. в 2,7 р.
29,1
31,6
13,8
3,2
47284
28830
76114
102,1
в 1,9 р.
7,2
46290,3
53051,5
106448
15430,36 61720,7
226860,2
102,0
97,6
3,6
93,2
9,5
123,3
21,4
53,5
0,9
Государственная поддержка сельскохозяйственного производства включает все направления развития АПК: животноводство, растениеводство, техническое перевооружение
сельскохозяйственного производства и перерабатывающей промышленности, устойчивое
развитие сельских территорий и прочие.
В рамках реализации программных мероприятий:
1) в растениеводстве:
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
142
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
введены в оборот 11,5 тыс. га залежных земель; доля посева элитными семенами составила 15,0% от общей посевной площади;
внесено 52 т средств химической защиты растений и 6 тыс. т минеральных удобрений, что на 6,2% больше чем в 2012 г.
2) в животноводстве:
увеличено количество племенных репродуктов с 37 в 2012 г. до 47 в 2013 г., удельный вес племенного скота в общем поголовье увеличился до 13,0% в 2013 г. (9,7% в 2012 г.);
обеспечен рост продукции полевого кормопроизводства в малых селах на 35%. Увеличилось обеспечение крестьянско-фермерских хозяйств и индивидуальных предпринимателей альтернативными источниками энергии;
введено в эксплуатацию 20 откормочных ферм на 5560 скотомест;
отремонтировано 5 молочно-товарных ферм, удой на 1 фуражную корову в сельскохозяйственных организациях увеличился на 5,5%;
введены в действие мощности по забою скота в с. Тодогто Заиграевского района Республики Бурятия (ООО «СПК Надежда») и в с. Сахули Курумканского района Республики
Бурятия (ООО «Кумяко»).
Продолжается модернизация технической базы сельского хозяйства: в целях роста эффективности сельскохозяйственного производства сельхозтоваропроизводителям в 2013 г.
поставлено на условиях лизинга и по договорам разовых сделок сельскохозяйственной техники на общую сумму 312,0 млн. руб. Вместе с тем на начальном этапе технического перевооружения обновление не рассчитано на ускоренную модернизацию отрасли, а способно
лишь приостановить многолетнюю тенденцию сокращения парка машин на селе.
В рамках реализации Федеральной целевой программы «Социальное развитие села до
2013 года», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от
03.12.2002 №858, в 2013 г. за счет всех источников финансирования обеспечен ввод
8,5 тыс. м2 жилья для граждан, проживающих в сельской местности. Обеспеченность сельского населения питьевой водой возросла до 23,5%, введено в эксплуатацию 8,3 км локальных водопроводов.
Сельхозорганизациям и организациям пищевой и перерабатывающей промышленности
выплачено в 2013 г. средств из двух уровней бюджетов на сумму 802,4 млн. руб., или 75,8%
от общего объема, ЛПХ и КФХ – 180 млн. руб., или 13,4%. В целом государственная поддержка позволила в 2013 г. увеличить производство валовой продукции сельского хозяйства
в действующих ценах на 4,9%. Индекс производства в сопоставимых ценах составил 105%.
В годовом рейтинге среди регионов СФО по темпам роста производства сельхозпродукции республика заняла 2-е место, среди регионов России – 15-е (табл. 2) [2].
Таблица 2
Динамика валовой продукции сельского хозяйства Республики Бурятия
по сравнению с Российской Федерацией и Сибирским федеральным округом за 2013 г.
Показатель
Валовая продукция сельского
хозяйства, млрд. руб.
2013 г. в % к 2012 г.
Российская
Сибирский федеральный
Федерация
округ
Республика
Бурятия
104,9
97,8
98,1
Произошел рост объемов производства всех основных видов сельскохозяйственной
продукции к уровню 2012 г.: зерна на 28,5%, овощей на 6,9%, картофеля – на 3,6%, мяса
на 5,9%, молока – на 0,2%, яиц на 10,6%. Поголовье КРС возросло на 9,7 тыс. гол., коров
на 1,1 тыс. гол., овец и коз – на 2,6 тыс. гол. Уровень среднемесячной заработной платы
работников сельского хозяйства в 2013 г. превысил уровень предыдущего года на 14,8%,
объем инвестиций в основной капитал по виду деятельности «Сельское хозяйство»
на
143
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
5,9%, выручка от реализации продукции, работ, услуг сельскохозяйственными организациями – на 12%, производительность труда на 1 работающего в год – на 4,9% соответственно
(табл. 3) [1, 3, 4].
Таблица 3
Основные показатели функционирования АПК Республики Бурятия за 2012-2013 гг.
Показатели
Валовая продукция сельского хозяйства
в действующих ценах, млрд. руб.
в том числе:
в растениеводстве
в животноводстве
Индекс физического объема продукции сельского хозяйства
в сопоставимых ценах*, %
Производство во всех категориях хозяйств
Зерно, тыс. т
Картофель, тыс. т
Овощи, тыс. т
Скот и птица на убой в ж. м., тыс. т
Молоко, тыс. т
Яйцо, млн. шт.
Объем отгрузки по организациям пищевой и перерабатывающей
промышленности, млн. руб.
Поголовье КРС, тыс. гол.
В том числе коров
свиней
овец и коз
Среднемесячная заработная плата, руб.
Платежи в бюджет и внебюджетные фонды по АПК, млн. руб.
Финансовый результат сельхозорганизаций, млн. руб.
Объем инвестиций в основной капитал по виду деятельности
«Сельское хозяйство», млн. руб.
Рентабельность сельскохозяйственных организаций с учетом государственной поддержки, %
Доля прибыльных сельхозорганизаций в общем их количестве, %
Выручка от реализации продукции, работ, услуг сельскохозяйственными организациями, млн. руб.
Производительность труда на 1 работающего в год, тыс. руб.
Уровень занятости сельского населения трудоспособного возраста, %
2012 г.
2013 г.
2013 г.
к 2012, %
13,0435
13,6844
104,9
4,6046
8,4389
102,6
5,6492
8,0352
105,0
122,7
95,2
2,4
97,6
167,7
52,3
48,8
247,9
65,0
6956,0
125,5
173,7
55,9
51,6
258,1
71,9
7281,8
128,5
103,6
106,9
105,9
104,1
110,6
104,7
385,0
167,0
78,2
288,0
8957,0
2075,22
413,2
1102,4
394,7
168,1
77,9
290,6
10280,0
1911,71
366,6
1167,0
102,5
100,7
99,6
100,9
114,8
92,1
88,7
105,9
26,7
22,9
-3,8
85,1
1711,8
84,5
1917,5
-2,6
112,0
362,3
61,2
380,1
58,3
104,9
-2,9
* Индекс физического объема продукции сельского хозяйства в сопоставимых ценах за отчетный период текущего года по сравнению с соответствующим периодом предыдущего года представляет собой изменение объема продукции сельского хозяйства в сопоставимых ценах за отчетный период текущего года по сравнению с соответствующим периодом предыдущего года.
Наибольшая доля государственной поддержки (53,5%) приходилась на хозяйства – участников реализации мероприятий РЦП, доля которых составила 42,2% от общего числа
функционирующих сельскохозяйственных организаций. Вместе с тем в этих хозяйствах содержалось более 70% поголовья КРС, в том числе 77,6% коров, 95,3% свиней, было произведено около 85% молока, 95% мяса, 93% зерна, 95,7% картофеля и 95,6% овощей от общего
объема, производимого в сельхозорганизациях Республики Бурятия (табл. 4) [5].
Как видно из данных, приведенных в таблице 4, темпы прироста продукции в сельхозорганизациях, получающих государственную поддержку, в 2-5 раз выше, чем в среднем по
республике. Так, при приросте валовой продукции сельского хозяйства в дейстсвующих це-
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
144
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 4
Сравнение темпов прироста продукции по участникам РЦП
со средними республиканскими темпами за 2013 г.
Виды продукции
Зерно
Картофель
Овощи
Мясо
Молоко
Поголовье КРС
Валовая продукция сельского хозяйства в действующих
ценах
В среднем по республике
(2013 г. к 2012, %)
128,5
103,6
106,9
105,9
100,2
102,5
По хозяйствам
участникам РЦП,%
133,9
150,9
138,9
111,5
114,8
109,0
Отклонение
104,9
124,9
20,0
5,4
47,3
32,0
5,6
14,6
6,5
нах в целом по республике в 2012 г. к уровню 2011 г. на 4,9%, стоимость произведенной
продукции в хозяйствах участниках РЦП возросла на 24,9%, производство мяса в республике увеличилось на 5,9%, тогда как в хозяйствах участниках РЦП на 11,5%. И так практически по всем позициям. Динамику показателей по участникам РЦП за 2012-2013 гг. можно назвать положительной (табл. 5) [1].
Основные показатели деятельности хозяйств
Таблица 5
участников РЦП в 2012-2013 гг.
Показатели
2012 г.
2013 г.
Количество участников РЦП
Произведено валовой продукции сельского хозяйства в действующих ценах, млн. руб.
Численность работающих, чел.
Производительность труда, тыс. руб.
на 1 чел.
Среднемесячная зарплата, руб.
Производство, тыс. т:
76
68
2013
к 2012, %
89,5
2120,3
2649,3
в 1,2 р.
3431
2588
75,4
617,0
1023,0
в 1,7 р.
7567,1
9277,8
в 1,2 р.
зерно
75,4
100,9
в 1,3 р.
картофель
14,0
21,2
в 1,5 р.
овощи
мясо
молоко
Поголовье скота, тыс. гол.
КРС
в т.ч. коров
свиней
Удой на фуражную корову, кг
Среднесуточный привес КРС, г
Платежи в бюджет и внебюджетные фонды,
млн. руб.
Господдержка из бюджета РБ, млн. руб.
Инвестиции, млн. руб.
9,4
8,42
12,3
13,07
9,39
14,1
в 1,4 р.
111,5
114,6
43,4
16,7
32,8
3081
518,4
47,4
17,7
32,9
3216
594,8
109,2
106,0
100,3
104,4
114,7
107,6
108,9
101,2
270,8
474,8
264,4
1899,6
97,6
в 4 раза
1-75
7-18
в 4,1 раза
7-83
10-02
128,0
Привлечено инвестиций на 1 руб. господдержки
из РБ, руб.
Произведено валовой продукции на 1 руб. господдержки из РБ, руб.
Доля личных подсобных хозяйств в общем объеме валовой продукции сельского хозяйства в действующих ценах составила 74,1%. Вместе с тем данная категория сельхозтоваропроизводителей получила в 2013 г. незначительную часть от общего объема государственной
поддержки – 3,2%, что не заинтересовывает их в наращивании объемов производства. Поэтому спад производства молока в хозяйствах населения продолжается.
145
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Необходимо также отметить, что в связи со спецификой сельскохозяйственной отрасли
многие из мероприятий государственной поддержки не позволяют достичь мгновенного результата, как в других отраслях экономики. Эффект от приобретения техники, племенного
скота, ввода в оборот залежных земель, субсидирования затрат на закладку и уход за многолетними насаждениями, компенсации процентных ставок по инвестиционным кредитам и
т.д. будет получен не ранее, чем через 2-3 года. Так, только при ежегодном приобретении
сельхозорганизациями техники на сумму 700-800 млн. руб. в течение 5 лет республика сможет к 2020 г. ввести в оборот не используемую в данное время пашню и обеспечить население требуемым количеством продуктов питания.
Организациям пищевой и перерабатывающей промышленности выплачено в 2013 г.
средств из двух уровней бюджетов на сумму 9,395 млн. руб., или 0,9% от общего объема. По
виду деятельности ««Производство пищевых продуктов, включая напитки, и табака» объем
отгруженной продукции увеличился на 4,7% к уровню 2012 г., и составил 7,3 млрд. руб. Индекс производства пищевых продуктов, включая напитки, составил 104,6% к уровню 2012 г.
Рост обеспечен за счет роста объемов производства сливочного масла – на 19,1%,
цельномолочной продукции – на 2,3%, мяса и субпродуктов – на 5,4%, мясных полуфабрикатов – на 2,7%, рыбы и рыбных переработанных и консервированных продуктов – на 34,9%,
муки – на 42,2%, минеральной воды – на 6,2%, пива – на 8,8%, мясных консервов – на 54,5%,
плодоовощных консервов – на 0,9%.
В 2013 г. в пищевой и перерабатывающей промышленности была продолжена реализация следующих инвестиционных проектов:
модернизация хлебопекарного производства ОАО «Бурятхлебпром»;
организация производства по переработке рыбы ООО «Рыбозавод Байкал»;
строительство мясоперерабатывающего комплекса «Улан-Удэнский мясокомбинат».
Начата реализация следующих инвестиционных проектов:
реконструкция и техническое перевооружение действующего перерабатывающего
производства ОАО «Молоко Бурятии»;
организация первичной переработки скота в Баргузинском районе УТБ Буркоопсоюза;
организация производства по выпуску натуральных мясных полуфабрикатов ОАО
«Закаменский мясокомбинат».
Продолжены модернизация и техническое перевооружение ОАО «Молоко Бурятии»,
ООО «Бичурский маслозавод», ООО «Мухоршибирский молочный комбинат «Буренка»,
ООО «Пиката», ООО «БМПК», ООО «Катюша» и др.
Исходя из анализа объемов господдержки, оказываемой организациям АПК других регионов, можно сделать вывод, что объемы господдержки в республике значительно ниже,
чем в других регионах, в то же время продукции сельского хозяйства на 1 руб., выделенный
из регионального бюджета, произведено существенно больше (табл. 6) [2].
Таблица 6
Объемы господдержки Республики Бурятия в сравнении с другими регионами в 2013 г.
Регионы
Республика Бурятия
Томская область
Иркутская область
Забайкальский край
Производство валовой
продукции сельского хозяйства
в действующих ценах, млн. руб.
13684
19576
46933
16692
Поддержка
регионального бюджета
в 2013 г., млн. руб.
460,7
950,03
1553,6
679,8
Произведено продукции
сельского хозяйства на 1 руб.
господдержки, руб.
29,70
20,60
30,20
24,55
Основные показатели эффективности государственной поддержки приведены в таблице
7.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
146
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица 7
Эффективность выделения государственной поддержки организациям АПК РБ
(на 1 руб. республиканского бюджета) в 2012–2013 гг.
Показатели эффективности
по организациям АПК РБ
Перечислено платежей в бюджеты всех
уровней
Произведено продукции АПК
В том числе:
в сельском хозяйстве
в пищевой и перерабатывающей промышленности
Привлечено средств федерального бюджета на 1 руб. республиканского бюджета
Привлечено инвестиций в основной капитал сельского хозяйства
Ед.
изм.
2012 г.
2013 г.
2013 г. в %
к 2012 г.
руб.
5,55
4,15
74,8
руб.
53,46
45,50
85,1
41,90
110,64
29,85
3166,00
71,2
в 28 р.
руб.
1,57
1,30
82,8
руб.
2,95
2,53
85,8
В 2013 г. на 1 руб. средств, выделенных из республиканского бюджета на поддержку
АПК:
организациями АПК перечислено платежей в бюджет в сумме 4,15 руб.;
произведено продукции АПК на сумму 45,50 руб.;
привлечено средств федерального бюджета в сумме 1,30 руб.;
привлечено инвестиций в сельское хозяйство на сумму 2,53 руб.
Наибольший выход продукции на 1 руб. господдержки в пищевой и перерабатывающей промышленности и животноводстве. Вместе с тем наблюдается снижение выхода продукции в динамике по этим отраслям, что вызвано ростом объемов господдержки на приобретение техники, оборудования организациями АПК, строительством откормочных площадок в 2011 г., отдача в виде продукции от которых будет не ранее, чем через 2-3 года.
Таким образом, итоги проведенного анализа показывают, что государственная поддержка организаций АПК в рамках реализуемых республиканских целевых программ по развитию АПК Республики Бурятия эффективна, поскольку:
валовая продукция сельского хозяйства демонстрирует рост (на 4,9% в 2013 г., причем объем производства зерна увеличился на 28,5%, картофеля – на 3,6%, овощей – на 6,9%,
скота и птицы на убой – на 5,9%, молока – на 4,1%, яиц – на 10,6%);
объем отгрузки по организациям пищевой и перерабатывающей промышленности
возрастает (на 4,7% в 2013 г.);
увеличивается среднемесячная заработная плата работников (на 14,8% в 2013 г.);
объем инвестиций в основной капитал сельского хозяйства становится больше (на
5,9% в 2013 г.);
производительность труда одного работника растет (на 4,9% в 2013 г.).
Организации, получающие государственную поддержку, демонстрируют лучшую динамику, чем остальные хозяйства; так, темпы прироста валовой продукции сельского хозяйства у них выше на 20% (поголовья КРС – на 6,5%, зерна – на 5,4%, картофеля – на 47,3%,
овощей – на 32%, мяса – на 5,6%, молока – на 14,6%).
Эффективность государственной поддержки АПК в Республике Бурятия выше, чем в
Иркутской области, Забайкальском крае, Томской области: объемы средств, выделяемых из
регионального бюджета, в РБ в 3,37 раза меньше, чем в Иркутской области; в 1,48 раз меньше, чем в Забайкальском крае; в 2,06 раз меньше, чем в Томской области, тогда как продукции сельского хозяйства на один выделенный рубль произведено практически столько же,
сколько в Иркутской области; в 1,2 раза больше, чем в Забайкальском крае; в 1,4 раза больше, чем в Томской области.
Учитывая, что центр тяжести государственной поддержки аграрного сектора переместился на региональный уровень (государственная поддержка аграрной сферы России в рас147
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ходах федерального бюджета составляет лишь 1%, а в 1990 г. она достигала 15 %, при этом
65-80% бюджетной поддержки АПК России осуществляется за счет региональных бюджетов), усиливается значение мер регулирования АПК в российских регионах. При этом масштабы государственной поддержки в России невелики в сравнении с зарубежными странами,
более того, в связи со вступлением России в ВТО они будут неуклонно сокращаться (уже к
2017 г. дойдут до 4,4 млрд. долл.), что становится еще одним аргументом в пользу назревшей необходимости решения проблемы эффективной работы ограниченных бюджетных ассигнований в АПК региона.
Библиография
1. О Республиканской целевой программе «Развитие агропромышленного комплекса и сельских территорий в Республике Бурятия на 2011–2017 годы и на период до 2020 года»: постановление
Правительства Республики Бурятия от 19 октября 2010 г. № 444. [Электронный ресурс]. Доступ из
системы ГАРАНТ.
2. О Республиканской целевой программе «Развитие перерабатывающей промышленности агропромышленного комплекса Республики Бурятия на 2011–2015 годы»: постановление Правительства Республики Бурятия от 10 августа 2011 г. № 420. [Электронный ресурс]. Доступ из системы ГАРАНТ.
3. О Республиканской целевой программе «Развитие мясного скотоводства Республики Бурятия на 2013–2016 годы»: постановление Правительства Республики Бурятия от 5 декабря 2012 г. №
727. [Электронный ресурс]. Доступ из системы ГАРАНТ.
4. О Республиканской целевой программе «Развитие молочного скотоводства и увеличение
производства молока в Республике Бурятия на 2012–2014 годы»: постановление Правительства Республики Бурятия от 30 марта 2012 г. № 174. [Электронный ресурс]. Доступ из системы ГАРАНТ.
5. О Республиканской целевой программе «Развитие отраслей животноводства в Республике
Бурятия на 2013–2015 годы»: постановление Правительства Республики Бурятия от 28 мая 2013 г.
№ 253. [Электронный ресурс]. Доступ из системы ГАРАНТ.
Bibliography
1. About the republican target program «Development of agriculture and rural areas in the Republic of
Buryatia in 2011 2017 and for the period till 2020»: the Resolution of the government of the Republic of
Buryatia from October 19, 2010 N 444. [Electronic resource]. Access from GARANT system.
2. About the republican target program «Development of processing industry of the agricultural industrial complex in the Republic of Buryatia in 2011–2015»: the Resolution of the government of the Republic
of Buryatia from August 10, 2011 N 420. [Electronic resource]. Access from GARANT system.
3. About the republican target program «Development of meat cattle breeding in the Republic of
Buryatia in 2013 2016»: the Resolution of the government of the Republic of Buryatia from December 5,
2012 N 727. [Electronic resource]. Access from GARANT system.
4. About the republican target program «Development of dairy cattle breeding and increase milk production in the Republic of Buryatia in 2012 2014»: the Resolution of the government of the Republic of
Buryatia from March 30, 2012 N 174. [Electronic resource]. Access from GARANT system.
5. About the republican target program «Development of the livestock industries in the Republic of
Buryatia in 2013 2015»: the Resolution of the Government of the Republic of Buryatia from May 28, 2013
N 253. [Electronic resource]. Access from GARANT system.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
148
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Ж.Г. Леонтьева, д-р экон. наук, проф., e-mail: [email protected]
Е.В. Заугарова, ст. преподаватель, e-mail: [email protected]
Санкт-Петербургский государственный экономический университет, г. Санкт-Петербург
УДК 336.2
К ВОПРОСУ ОБ ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
СИСТЕМЫ НАЛОГООБЛОЖЕНИЯ
ГРУППЫ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
В статье исследуются исторические аспекты международного опыта формирования системы налогообложения группы взаимосвязанных организаций.
Ключевые слова: консолидация, консолидированная группа налогоплательщиков, система консолидированного налогообложения.
Zh.G. Leontieva, Dr. Sc. Economics, Prof.
E.V. Zaugarova, Teacher
ON THE ORIGIN OF THE TAXATION SYSTEM
OF THE RELATED ORGANIZATIONS GROUP
The article reveals the historical aspects of international experience in the formation of a group of the
related tax organizations.
Key words: consolidation, consolidated group of taxpayers, the consolidated taxation system.
За годы становления рыночных отношений система налогообложения крупных компаний получила в нашей стране мощный импульс в своем развитии и обогатилась лучшими
достижениями зарубежного опыта. Однако введенные в 2011 г. законодательные нормы, касающиеся налогообложения российских консолидированных групп налогоплательщиков,
являются дискуссионными и нуждаются в дальнейшем совершенствовании.
Анализ международного опыта формирования и развития консолидированных групп
налогоплательщиков показывает, что выбор крупными компаниями системы консолидированного налогообложения зависит от разных факторов, в том числе от следующих элементов
налогообложения:
предоставление права на зачет убытков одних участников группы за счет прибыли
других;
освобождение от налогообложения внутригрупповых операций.
Из 20 проанализированных стран для 11 характерно применение в их системах группового налогообложения обоих вышеназванных элемента (табл.): Австралия, Великобритания,
Испания, Италия, Нидерланды, Новая Зеландия, Норвегия, США, Франция, Швеция, Япония.
Условия применения этих элементов в системе налогообложения каждой из названных
стран имеет ряд особенностей.
Великобритания, например, разработала отдельные положения по каждому из направленных элементов: систему освобождения группы (group relief) для компенсации убытков и
систему передачи активов внутри группы (intra-group transfers) для отсрочки признания прибыли для целей налогообложения. Норвегия и Швеция действуют по такому же принципу: с
одной стороны, существует система групповых вкладов (group contribution), а с другой –
предусмотрена безналоговая передача активов внутри группы (intra-group transfers). В СНГК
Новой Зеландии существуют группировка убытков (loss grouping) для компенсации убытков
за счет доходов других компаний в той же группе с долевым участием не менее 66%, и оба
названных элемента для предприятий со 100%-ным долевым участием. В 7 странах (Австралия, Испания, Италия, Нидерланды, США, Франция, Япония) система налогообложения
группы компаний также включает оба названных элемента.
149
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таблица
Наличие в системе консолидированного налогообложения права
на применение зачета прибылей и убытков участников группы
и безналоговой внутригрупповой передачи активов
Страна
Австралия
Австрия
Великобритания
Германия
Дания
Индия
Испания
Италия
Люксембург
Мексика
Нидерланды
Новая Зеландия
Норвегия
Португалия
Сингапур
США
Швеция
Финляндия
Франция
Япония
Взаимный зачет прибылей и убытков
членов группы компаний
да
да
да
да
да
нет
да
да
да
да
да
да
да
да
да
да
да
да
да
да
Освобождение от налогообложения
передачи активов внутри группы
компаний
да
нет
да
нет
нет
да
да
да
нет
нет
да
да
да
нет
нет
да
да
нет
да
да
В остальных 9 странах (Австрия, Германия, Дания, Индия, Люксембург, Мексика, Португалия, Сингапур, Финляндия) СНГК включает лишь один из названных элементов налогообложения.
В соответствии с п. 5 ст. 25.5 Налогового кодекса Российской Федерации (НК РФ) участник консолидированной группы налогоплательщиков обязан представлять своему ответственному участнику группы расчеты налоговой базы по налогу на прибыль в отношении полученных им доходов и расходов.
Согласно п. 5 ст. 321.2 НК РФ консолидированная налоговая база консолидированной
группы налогоплательщиков определяется как арифметическая сумма доходов всех участников этой группы, уменьшенная на арифметическую сумму расходов всех ее участников.
Ответственный участник консолидированной группы налогоплательщиков должен
представить в налоговый орган налоговую декларацию, в которой указывается консолидированная расчетная база, а также налоговая база каждого из участников этой группы. Далее
каждый участник консолидированной группы налогоплательщиков представляет в налоговый орган свою налоговую декларацию с указанием налоговой базы одновременно с расчетом налоговой базы участника этой группы (доли консолидированной расчетной базы группы), направленной ему ответственным участником группы.
Считаем, что для обеспечения сбалансированности налоговых поступлений по регионам, в которых находятся участники консолидированной группы, в НК РФ (ст. 288) предложен эффективный механизм распределения налоговых обязательств:
1. Совместно с расчетом налоговой базы каждый участник консолидированной группы
налогоплательщиков должен предоставить ответственному участнику консолидированной
группы налогоплательщиков сведения о среднесписочной численности его работников (расходов на оплату труда) и остаточной стоимости его амортизируемого имущества.
2. Далее налоговая база каждого участника консолидированной группы налогоплательщиков исчисляется ответственным участником консолидированной группы налогоплательщиков как доля консолидированной расчетной базы исходя из средней арифметической
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
150
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
величины удельного веса среднесписочной численности работников (расходов на оплату
труда) и удельного веса остаточной стоимости амортизируемого имущества конкретного
участника консолидированной группы налогоплательщиков, соответственно, в среднесписочной численности работников (расходах на оплату труда) и остаточной стоимости амортизируемого имущества по консолидированной группе налогоплательщиков в целом.
Данный подход позволяет максимально справедливо распределять налоговую базу между участниками группы и, соответственно, регионами.
С целью отсрочки признания прибыли от передачи активов внутри группы компаний в
НК РФ предусмотрены следующие условия учета активов:
1. При определении первоначальной стоимости основного средства участником консолидированной группы налогоплательщиков не учитываются расходы на его приобретение,
сооружение, изготовление, доставку и доведение до состояния, в котором оно пригодно для
использования, понесенные при приобретении объектов основных средств у иных участников указанной группы.
2. При реализации (безвозмездной передаче) основного средства участником консолидированной группы другому участнику группы, а также при ликвидации указанной группы
(выходе участника из состава указанной группы) первоначальная стоимость основного средства не изменяется.
3. Оценка активов и обязательств в налоговом учете организаций, входящих в консолидированную группу налогоплательщиков, должна приниматься равной их оценке в налоговом учете на момент вхождения организаций в консолидированную группу налогоплательщиков. Именно эта оценка активов и обязательств должна использоваться в целях определения налоговой базы по налогу на прибыль организаций при реализации актива (исполнении обязательства) организациям, не входящим в состав консолидированной группы налогоплательщиков.
4. Активы и обязательства, передаваемые (реализуемые) между участниками одной
консолидированной группы налогоплательщиков, должны отражаться в налоговом учете
участников консолидированной группы по данным налогового учета передающей стороны
на момент передачи (реализации).
Для исключения возможностей налоговых злоупотреблений, когда для безналоговой
реализации актива он передается участнику группы, а затем акции этой компании продаются, необходимо законодательное введение ограничения для необоснованного применения
данной налоговой преференции. Ограничение должно основываться на следующем принципе: если принимающая актив сторона покидает по той или иной причине группу компаний в
течение определенного периода времени с момента передачи актива, она обязана исчислить
налог на прирост капитала исходя из текущей рыночной стоимости актива, полученного от
другой компании группы по первоначальной стоимости. Данный принцип успешно используется в Великобритании. Срок, в течение которого актив должен находиться у принимающей стороны для безналоговой передачи активов до выхода участника из группы, составляет
6 лет.
Действующим законодательством предусмотрена возможность учета налогоплательщиком, при положительной налоговой базе, убытков, которые будут получены в будущем.
Согласно п. 1 ст. 283 НК РФ, на сумму убытка или ее часть можно уменьшить налоговую
базу, т.е. перенести убыток на будущее. Налогоплательщик вправе осуществлять перенос
убытка на будущее в течение 10 лет (п. 2. ст. 283 НК РФ).
Для организации учета убытков российских участников группы целесообразно принять
следующие правила:
текущие убытки участников группы могут быть в полном объеме зачтены против
прибыли других участников группы;
величина убытков, которые принимаются к зачету, должна составлять не более 20%
от прибыли консолидированной группы в текущем налоговом периоде;
151
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
убытки, не зачтенные в текущем налоговом периоде, переносятся на следующие налоговые периоды;
убытки, которые уменьшают прибыль консолидированной группы налогоплательщиков, остаются в группе при выходе участника, который фактически получил убытки (т.е. при
выходе из группы убытки участника группы не восстанавливаются);
убытки участника группы, понесенные им до вхождения в консолидированную группу, могут быть зачтены только в счет прибыли данного участника группы в соответствии с
общими правилами ст. 283 НК РФ;
убытки участника группы, понесенные им до вхождения в консолидированную группу в результате операций с другими участниками группы до консолидации, не уменьшают
прибыль данного участника в течение его нахождения в группе;
если убытки участника группы, понесенные им до вхождения в консолидированную
группу, не полностью были зачтены в счет прибылей данного участника в момент нахождения его в группе, величина этого убытка переносится на налоговые периоды после выхода
данного налогоплательщика из группы.
Принципиальное отличие предлагаемого порядка зачета убытков от действующего законодательства заключается в том, что необходимо установить предельную величину убытков, зачитываемых в прибыли консолидированной группы. Необходимость введения данной
нормы обусловливается потребностью создания ограничительных рамок для потенциальных
налоговых злоупотреблений. Предлагаемый уровень составляет 20%. Данная величина ниже
норматива переноса убытков на текущий налоговый период (30%). При этом условия зачета
убытков в рамках консолидированной группы являются более благоприятными, чем при переносе убытков «неконсолидированного» налогоплательщика. Уровень ниже 20% приведет к
снижению привлекательности системы консолидированного налогообложения.
При введении данного ограничения на зачет убытков считаем также возможным разрешить перенос убытков, полученных налогоплательщиком до консолидации, на прибыль
текущего налогового периода, за исключением убытков, полученных от операций с другими
участниками группы до консолидации.
Библиография
1. Налоговый кодекс Российской Федерации. Ч. I, II. – М.: Проспект, КноРус, 2013.
2. О финансово-промышленных группах: Федеральный закон от 30 ноября 1995 г. №190-ФЗ
(Доступ из справочно-правовой системы «Консультант Плюс»).
3. О внесении изменений в части первую и вторую Налогового кодекса Российской Федерации
в связи с созданием консолидированной группы налогоплательщиков: Федеральный закон от 16 ноября 2011 г. №321-ФЗ (доступ из справочно-правовой системы «Консультант Плюс»).
4. Кизимов А.С., Шегурова Т.А. Институт консолидированного налогоплательщика: история
развития и принципы функционирования // Финансы и кредит. 2009. № 30 (366). С. 10 16.
5. Кондрашова Н.А. Методика отражения в бухгалтерском учете операций по консолидированной группе взаимозависимых организаций: автореф. дис. … канд. экон. наук. М., 2013.
Bibliography
1. The Tax Code of the Russian Federation. P. I, II. – M.: Prospect, KnoRus, 2013.
2. On the financial-industrial groups: The Federal Law from 30.11.1995 N 190-FZ (Access from LawInquiry computer system «Konsultant Plus»).
3. On Amendments to Parts One and Two of the Tax Code of the Russian Federation in connection
with the creation of a consolidated group of taxpayers: Federal Law from 16.11.2011 N 321-FZ. (Access
from Law-Inquiry computer system «Konsultant Plus»).
4. Kizimov A.S., Shegurova T.A. Consolidated taxpayers institution: history of development and operation // Finances and credit. 2009. N 30 (366). P. 10 16.
5. Kondrashova N.A. Methodology for accounting operations of the consolidated group of related organizations: Author’s abstract of Diss. … Cand. Sc. Economic. M., 2013.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
152
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
И.А. Яковлева, канд. экон. наук, доц., e-mail: [email protected]
Е.А. Жалсараева, канд. экон. наук, доц., e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 336.131
К ВОПРОСУ О ВНЕДРЕНИИ МОДЕЛИ БЮДЖЕТИРОВАНИЯ,
ОРИЕНТИРОВАННОГО НА РЕЗУЛЬТАТ, НА РЕГИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ
Данная статья посвящена актуальным проблемам реализации принципов бюджетирования,
ориентированного на результат, в практике региональных финансов. Изучены основные направления
реформирования бюджетного процесса. Рассматриваются экономическое содержание модели, ее
адаптация к особенностям бюджетного процесса Республики Бурятия. В работе проведен анализ
программного бюджета республики с использованием аналитического, сравнительного методов научного познания. Выявлены трудности внедрения бюджетного планирования по результатам, и
предложены меры по их совершенствованию.
Ключевые слова: бюджетирование, ориентированное на результат, повышение эффективности бюджетных расходов, региональные финансы, бюджетный процесс.
I.A. Yakovleva, Cand.Sc.Economics, Associate Professor,
E.A. Zhalsaraeva, Cand.Sc.Economics, Associate Professor
THE QUESTION OF THE IMPLEMENTATION OF THE MODEL
ORIENTED BUDGETING RESULT AT THE REGIONAL LEVEL
This article is devoted to topical issues of implementing the principles of performance-based budgeting in practice the result of regional finances. Studied the main directions of reforming the budget process.
We consider the economic content of the model, its adaptation to the characteristics of the budget process of
the Republic of Buryatia. The analysis of the program budget of the republic using analytical, comparative
methods of scientific knowledge. Revealed the difficulties of implementation of budget planning based on the
results and propose measures to improve them.
Key words: Budgeting result, increase the efficiency of budget expenditures, Public Finance, the
budget process.
В условиях замедления роста бюджетных доходов, ресурсных ограничений и повышения требований к эффективности деятельности органов государственной власти особое значение приобретают информация для принятия своевременных и эффективных решений, возможность на стадии планирования проводить сценарные расчеты и осуществлять превентивный контроль расходов, их соответствия долгосрочным целям социально-экономического
развития страны. Бюджетирование, ориентированное на результат (БОР), позволяет решать
многогранные задачи управления общественными финансами, концентрировать финансирование на приоритетных направлениях, достижении поставленных целей и получении запланированных результатов, повысить эффективность бюджетных расходов и улучшить качество и доступность услуг, предоставляемых государством.
В России с 2003 г. в Бюджетных посланиях прослеживается линия на совершенствование бюджетной политики на основе среднесрочного бюджетного планирования, внедрения
программно-целевых методов и бюджетирования, ориентированного на результат. В Программе Правительства РФ по повышению эффективности бюджетных расходов на период до
2012 г. отмечено поэтапное внедрение «инструментов бюджетирования, ориентированного
на результаты (приоритетных национальных проектов, докладов о результатах и основных
направлениях деятельности, ведомственных целевых программ, обоснований бюджетных
ассигнований, государственных (муниципальных) заданий, проектов по реализации Основных направлений деятельности Правительства Российской Федерации на период до 2012 го153
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
да) [1]. В Бюджетном послании Президента России о бюджетной политике в 2014–2016 гг.
поставлена задача: «в 2014–2015 годах должен быть завершен переход к программноцелевым методам стратегического и бюджетного планирования», основным инструментом
достижения целей государственной политики должны стать государственные программы [2].
Дальнейшее реформирование бюджетной сферы предполагает переход к составлению и исполнению бюджета, имеющего программную структуру расходов.
Существующая система программного бюджетирования имеет неоспоримые преимущества, однако имеется ряд проблем, которые необходимо решить при переходе на программное бюджетирование:
трудности при выборе показателей результативности государственных программ и
недостаточное развитие информационных технологий в сфере государственного управления;
отраслевые особенности некоторых государственных программ, которые необходимо
учитывать при оценке эффективности их реализации;
необходимость совершенствования системы государственного финансового контроля
для дальнейшего обеспечения экономного и эффективного использования бюджетных
средств.
Реформирование бюджетного процесса, осуществляемое в настоящее время, идет по
пяти основным направлениям.
В рамках первого направления бюджетная классификация Российской Федерации соотнесена с требованиями международных стандартов с учетом изменений в структуре и
функциях федеральных органов исполнительной власти, введен интегрированный с бюджетной классификацией план счетов бюджетного учета, основанный на методе начислений и
обеспечивающий учет затрат по функциям и программам.
Второе и третье направления были реализованы через повышение надежности среднесрочного прогнозирования объема ресурсов, доступных для распорядителей бюджетных
средств в рамках принятых бюджетных ограничений и приоритетов государственной политики.
В рамках четвертого (основного) направления были встроены в бюджетный процесс
процедуры оценки результативности бюджетных расходов для поэтапного перехода от сметного принципа планирования и финансирования расходов к БОР.
Пятое направление предполагает совершенствование процедур составления и рассмотрения бюджета в соответствии с требованиями и условиями среднесрочного БОР.
В 2013 г. были внесены изменения в Бюджетный кодекс Российской Федерации, предусматривающие переход к государственным программам. На региональном уровне ключевым вопросом, имеющим важное социальное, экономическое, политическое значение, является повышение эффективности бюджетных расходов. Формирование республиканского
бюджета на 2014 г. и плановый период 2015-2016 гг. осуществлялось в соответствии с государственными программами Республики Бурятия, в рамках которых реализуются мероприятия республиканских целевых программ, республиканской адресной инвестиционной программы и федеральных целевых программ.
Расходы регионального бюджета за период 2011-2013 гг. отражены в таблице 1.
Расходы консолидированного бюджета в 2013 г. по сравнению с 2011 г. увеличились на
7558,9 млн. руб. (18,5%). Основная часть расходов приходится на финансирование образования (примерно 27%). На втором и третьем местах находятся расходы на социальную политику и здравоохранение.
Самые высокие темпы роста расходов на здравоохранение (35,0%) и национальную
экономику (27,7%). В целом расходы консолидированного бюджета РБ ежегодно растут
примерно на 8-9% по сравнению с предыдущим периодом.
Анализ исполнения расходов консолидированного бюджета Республики Бурятия позволил сделать вывод о том, что структура расходов бюджета неоптимальна и существуют
проблемы в эффективном исполнении расходной части бюджета республики. Среди причин
исполнения расходов бюджета не в полном объеме можно выделить следующие:
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
154
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
1) позднее поступление средств из федерального бюджета;
2) отсутствие правовых оснований на осуществление расходов в виду отсутствия актов
выполненных строительных работ;
3) экономия по торгам по различным направлениям;
4) позднее проведение конкурсных процедур, а также признание конкурсных процедур
несостоявшимися;
5) невыполнение условий государственных контрактов подрядными организациями.
Таблица 1
Структура и динамика расходов консолидированного бюджета Республики Бурятия
за 2011–2013 гг.
Наименование разделов
Расходы бюджета всего
Общегосударственные вопросы
Национальная оборона
Национальная безопасность и правоохранительная деятельность
Национальная экономика
Жилищно-коммунальное хозяйство
Охрана окружающей среды
Образование
Культура и кинематография
Здравоохранение
Социальная политика
Физическая культура и спорт
Средства массовой информации
Обслуживание государственного и муниципального долга
Межбюджетные трансферты
2011 г.
млн.
уд. вес,
руб.
%
40826,4
100
3676,4
9,00
18,4
0,05
1609,2
4825,7
2956,7
82,3
11054,2
1743,6
4872,8
8168,3
в строке
«Здравоохр.»
в строке
«Культура»
0,0
1818,8
2012 г.
млн.
уд. вес,
руб.
%
44660,4
100
3536,0
7,92
21,7
0,05
2013 г.
млн.
уд. вес,
руб.
%
48385,3
100
3799,3
7,85
21,3
0,04
3,94
11,82
7,24
0,20
27,08
4,27
11,94
20,01
1713,9
5772,9
2783,1
145,2
11759,3
2524,6
7488,9
7141,1
3,84
12,93
6,23
0,33
26,33
5,65
16,77
15,99
640,6
7370,0
2903,1
126,2
13452,9
1820,5
10108,9
7193,6
1,32
15,23
6,00
0,26
27,80
3,76
20,89
14,87
0,00
1402,8
3,14
636,7
1,32
0,00
0,00
4,46
62,3
308,5
0,0
0,14
0,69
0,00
82,1
230,1
0,2
0,17
0,48
0,00
Примечание. Составлено авторами на основе данных Министерства финансов Республики Бурятия
Сэкономленные средства могли бы составить существенную сумму в абсолютном выражении и позволили бы профинансировать мероприятия в других областях.
В настоящее время распоряжением Правительства Республики Бурятия «Об утверждении Перечня государственных программ Республики Бурятия» закреплено 17 государственных программ [3]. Структура перечня программ исходит из логики основных направлений
государственной политики, обозначенных в Программе социально-экономического развития
Республики Бурятия до 2020 г. [4]. Стратегической целью Программы определено обеспечение устойчивого повышения уровня и качества жизни населения на основе модернизации
экономики и повышения ее эффективности. Государственные программы (ГП) Республики
Бурятия были сгруппированы в три ключевых блока: эффективное государство (3 ГП), новое
качество жизни (8 ГП), развитие экономики (6 ГП). По числу входящих в блок программ
можно судить о приоритетности направления.
В таблице 2 представлена программная структура расходов бюджета РБ в 2014 г.
Таблица 2
Программная структура расходов республиканского бюджета в 2014 г.
РАСХОДЫ В РАМКАХ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ПРОГРАММ РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ (21 ГП)
44657247,70 тыс. руб.; 93%
Новое качество жизни (8 ГП)
34121286,20 тыс. руб.; 76%
Развитие экономики (6 ГП) Эффективное государство (3 ГП)
6236974,70 тыс. руб.; 14%
4298986,80 тыс. руб.; 10%
НЕПРОГРАММНЫЕ РАСХОДЫ
3567054,50 тыс. руб.; 7%
155
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Таким образом, на долю программных и непрограммных расходов бюджета РБ приходится 93 и 7% бюджетных средств соответственно.
Направления государственных программ Республики Бурятия и общий объем их финансирования представлены в таблице 3.
Таблица 3
Направления государственных программ Республики Бурятия и объем их финансирования
Объем
Сроки
финансирования,
реализации
тыс. руб.
I. Новое качество жизни
Развитие образования, науки и молодежной политики
56745858,5
2014 2020
Развитие здравоохранения
2013–2020
196 187 767,7
Культура Бурятии
2014–2020
6983738,5
Социальная поддержка граждан
2014–2020
43717176,9
Развитие физической культуры и спорта
3761960,3
2013 2020
Безопасность жизнедеятельности
2014–2020
3549953,4
Развитие строительного и жилищно-коммунального
2014–2020
30636174,59
комплексов Республики Бурятия
Охрана окружающей среды и рациональное использование
2014–2020
23187944,1
природных ресурсов
II. Развитие экономики
Экономическое развитие и инновационная экономика
2014–2020
354902755,54
Развитие промышленности, малого и среднего предприни2014–2020
17029,60
мательства и торговли
Развитие транспорта, энергетики и дорожного хозяйства
2014–2020
34298099,46
Развитие агропромышленного комплекса и сельских
2014–2020
28256418,0
территорий в Республике Бурятия
Развитие лесного хозяйства
2013–2020
15144,2
Развитие имущественных и земельных отношений
2014–2020
422307,3
III. Эффективное государство
Совершенствование государственного управления
6759303,39
2013 2020
Управление государственными финансами и государст2014–2020
24646835,8
венным долгом
Информационное общество
2014–2020
1522226,9
Направления государственных программ
Республики Бурятия
В т.ч. за счет
средств ФБ
65439,6
44 052 858,1
941660,0
5514941,3
58791,0
0,00
17345512,86
18143108,7
4025157,9
1231,09140302
12649174,16
294499,0
5705,7
0,00
87476,05
23697,6
244800,0
Необходимо отметить, что Республика Бурятия уже имеет определенный опыт по применению механизмов программно-целевого бюджетирования. Так, с 2000 г. в регионе действует система индикативного управления. С 2008 г. в бюджетном процессе применяются доклады о результатах и основных направлениях деятельности субъектов бюджетного планирования, реализуются ведомственные целевые программы. Кроме того, составляются и ведутся
реестры расходных обязательств. С 2009 г. проводится мониторинг финансового менеджмента. Благодаря использованию данных инструментов большая часть направлений деятельности правительства республики уже разбита на цели и задачи, закрепленные за исполнительными органами государственной власти, эффективность их решения оценивается посредством расчета показателей конечного и непосредственного результатов.
Вместе с тем инструменты бюджетирования по результатам практически не увязаны
друг с другом и с процедурой составления проекта республиканского бюджета. Так, перечень и объем бюджетных ассигнований формализуются в составе реестра расходных обязательств, показатели ожидаемых (непосредственных) результатов – в рамках республиканских целевых программ, ведомственных целевых программ и государственных заданий, показатели конечных результатов – в составе докладов о результатах и основных направлениях
деятельности субъектов бюджетного планирования. В результате инструменты бюджетирования по результатам слабо влияют на распределение средств республиканского бюджета
между главными распорядителями бюджетных средств, при составлении проекта республиВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
156
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
канского бюджета планируемые бюджетные ассигнования практически не увязываются с
прогнозируемыми и фактическими результатами.
При составлении проекта республиканского бюджета бюджет принимаемых обязательств формируется в программном комплексе на основе проектов нормативно-правовых
актов, предлагаемых к принятию и (или) вступлению в силу в очередном финансовом году и
плановом периоде. Бюджетные ассигнования на исполнение принимаемых расходных обязательств рассматриваются Правительственной рабочей группой по формированию проекта
республиканского бюджета. При этом при принятии новых расходных обязательств не оцениваются необходимые для их исполнения ассигнования на весь период их действия, ожидаемые результаты. При недостаточности средств не всегда принимаются решения о приостановлении (сокращении) действующих расходных обязательств.
В Республике Бурятия целевые статьи формируются в соответствии с расходными обязательствами региона.
В целях усиления роли в бюджетном процессе инструментов бюджетирования по результатам безусловного исполнения действующих расходных обязательств необходимо ввести в процедуру составления проекта республиканского бюджета механизм обоснования
бюджетных ассигнований главных распорядителей средств республиканского бюджета, а
также механизм корректировки действующих, принятия новых расходных обязательств.
В целом на основе проведенного анализа авторами предлагаются следующие меры по
усовершенствованию процесса программного планирования.
Во-первых, повысить устойчивость бюджетной системы. Выполнение мероприятий в
данном направлении должно осуществляться путем реализации задач по увеличению поступлений доходов и сокращению недоимки по платежам в бюджет. Также должно уделяться
внимание повышению эффективности мероприятий по управлению имущественным и земельным комплексами.
В рамках Программы повышения эффективности бюджетных расходов в республике
проводится оптимизация состава государственной собственности. В течение 2011 г. была
осуществлена передача республиканского имущества в федеральную собственность (13 объектов недвижимого имущества общей площадью 10,7 тыс. м2 и 135 единиц движимого имущества) и в муниципальную собственность (два объекта недвижимого имущества общей
площадью 591,4 м2, один земельный участок площадью 2,7 тыс. м2, теплотрасса протяженностью 214,4 м и 1567 ед. движимого имущества). В 2011 г. проводилась приватизация имущества, находящегося в собственности Республики Бурятия. В результате в республиканский бюджет поступило более 15 млн. руб.
Во-вторых, обеспечить эффективное распределение бюджетных средств.
В республике действуют такие инструменты, как доклады о результатах и основных
направлениях деятельности и процедуры формирования, утверждения и реализации ведомственных целевых программ. Кроме того, составляются и ведутся реестры расходных обязательств. С 2009 г. в Республике Бурятия проводится мониторинг финансового менеджмента.
Вместе с тем, как показывает практика, инструменты бюджетирования по результатам мало
связаны друг с другом и с процедурой составления проекта республиканского бюджета. Так,
перечень и объем бюджетных ассигнований формализуются в составе реестра расходных
обязательств; показатели ожидаемых (непосредственных) результатов в рамках республиканских и ведомственных целевых программ, а также государственных заданий; показатели
конечных результатов в составе докладов о результатах и основных направлениях деятельности субъектов бюджетного планирования. В результате инструменты бюджетирования по результатам слабо влияют на распределение средств республиканского бюджета между главными распорядителями. При составлении проекта республиканского бюджета планируемые бюджетные ассигнования практически не увязываются с прогнозируемыми и фактическими результатами.
Для преодоления указанных недостатков необходимо решить задачу внедрения программно-целевых принципов формирования бюджета, обеспечивающих прямую взаимосвязь
157
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
между распределением бюджетных ресурсов и фактическими или планируемыми результатами их использования.
В-третьих, оптимизировать порядок предоставления государственных услуг.
Начиная с 2006 г. в Республике Бурятия сформирована нормативная база, регламентирующая формирование и доведение государственных заданий. Утвержден единый перечень
услуг (работ), оказываемых государственными учреждениями. Формируются и доводятся
государственные задания на оказание услуг в соответствующих сферах деятельности.
Органами исполнительной власти региона проводится оценка качества фактически
предоставляемых государственных услуг, анализ эффективности деятельности бюджетных
учреждений для определения возможности и целесообразности изменения их типа. В рамках
реализации направления программы в 2011 г. дополнен перечень государственных услуг
(работ), осуществлена корректировка стандартов их предоставления, проведен мониторинг
государственных заданий и соответствия качества предоставляемых услуг утвержденным
стандартам.
В-четвертых, совершенствование реализации функций управления.
Стимулирование является одним из действенных подходов к внедрению новых принципов деятельности органов местного самоуправления, проведению структурных реформ в
различных отраслях на муниципальном уровне. Для достижения целей стимулирования повышения эффективности деятельности органов местного самоуправления в рамках программы была поставлена задача разработать ряд соответствующих документов.
В-пятых, ужесточение процедур финансового контроля.
В настоящее время остается ряд нерешенных проблем, которые тормозят развитие единой системы государственного финансового контроля в стране. Так, например, не зафиксированы базовые принципы и стандарты организации единой системы государственного финансового контроля, в первую очередь разграничение его на внешний и внутренний со
своими особыми задачами, функциями и полномочиями. В связи с этим необходимо внести
изменения в ведомственные акты в части осуществления государственного финансового
контроля и регулирования механизмов ответственности за нарушения бюджетного законодательства.
В-шестых, стимулировать развитие информационной системы, несовершенство которой часто приводит в снижению степени исполнения бюджетных назначений.
В-седьмых, создание благоприятных условий для ведения бизнеса, для дальнейшего
роста малого предпринимательства и выравнивания потенциала развития малого предпринимательства в МО РБ, которые могут быть реализованы через предоставление субсидий органам инфраструктуры поддержки субъектов малого предпринимательства, совершенствование финансово-кредитной и имущественной поддержки субъектов малого предпринимательства.
В-восьмых, совершенствование правовой базы регулирования процессов государственных закупок посредством разработки типовой документации по процедурам поставок наиболее часто закупаемых товаров, что позволит снизить количество типовых ошибок в сфере
размещения государственного заказа и обеспечит своевременное проведение конкурсных
процедур, повышения ответственности уполномоченного органа или государственных заказчиков за несвоевременное проведение конкурсных процедур (например, сокращение финансирования при неосвоении выделенных средств).
В настоящее время планируется устранить недостатки уже действующих механизмов
управления в региональной финансовой сфере, а также создать правовые, методические и
организационные основы для перехода на новый качественный уровень управления бюджетной системой республики.
Статья подготовлена при финансовой поддержке средств гранта «Молодые ученые и аспиранты ВСГУТУ-2014».
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
158
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Библиография
1. Об утверждении Программы Правительства РФ по повышению эффективности бюджетных
расходов на период до 2012 года: Распоряжение Правительства РФ от 30.06.2010 № 1101-р (ред. от
07.12.2011).
2. Бюджетное послание Президента Российской Федерации о бюджетной политике в 20142016 годах. URL: http://www.kremlin.ru/acts/18332 (дата обращения 10.09.2014).
3. Об утверждении Перечня государственных программ Республики Бурятия: Распоряжение
Правительства Республики Бурятия от 30.11.2011 № 852-р.
4. О Программе социально-экономического развития Республики Бурятия до 2020 года: Закон
Республики Бурятия от 14.03.2011 № 1903-IV.
Bibliography
1. On approval of the Government of the Russian Federation to improve the efficiency of budget expenditures for the period until 2012: RF Government Order of 30.06.2010 N 1101-p (as amended on
07.12.2011).
2. Budget Message of the President of the Russian Federation on budget policy for 2014-2016.
URL: http://www.kremlin.ru/acts/18332 (date accessed 10/09/2014).
3. On Approving the List of state programs of the Republic of Buryatia: Decree of the Government of
the Republic of Buryatia from 30.11.2011 N 852-r.
4. On the Program of socio-economic development of the Republic of Buryatia 2020: The Law of the
Republic of Buryatia of 14.03.2011 N 1903-IV.
159
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Е.Д. Цыренова, д-р экон. наук, проф.
Очбадрах Нандинцэцэг, аспирант, e-mail: [email protected]
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 338.1:378.4
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
РЫНКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСЛУГ В МОНГОЛИИ
В статье рассматривается рынок образовательных услуг Монголии. Проведен анализ основных показателей системы высшего профессионального образования. Выявлены особенности функционирования рынка образовательных услуг. Предложены методы совершенствования процесса
оказания образовательных услуг с учетом запросов потребителей и ситуации на рынке труда.
Ключевые слова: рынок образовательных услуг, высшее образование, система образования,
образовательная услуга.
E.D. Tsyrenova, Dr. Sc. Economics, Prof.
Ochbadrakh Nandintsetseg, P.G.
IMPROVEMENT OF THE FUNCTIONING MECHANISM
OF EDUCATIONAL SERVICES MARKET IN MONGOLIA
The article considers the educational services market in Mongolia. The analysis of the main indicators of the higher education system is given. Some particular features of the education market functioning
are found out. The methods of improvement of the educational services provision tailored to customer needs
and the labor market situation are offered.
Key words: educational services market, higher education, education system, education service.
Высшее образование является одним из критериев успешности в современном мире,
гарантом карьерного роста и, как следствие, увеличения доходов индивида, занимает ведущее место в системе непрерывного образования. Оно прямо и опосредованно связано с экономикой, наукой, технологией и культурой общества в целом. В настоящее время развитие
рынка услуг высшего профессионального образования связано с возрастающими потребностями современного общества в компетентных специалистах, способных быстро адаптироваться к изменяющимся условиям рынка труда.
Таким образом, решение проблем развития рынка образовательных услуг в настоящее
время относится к числу не только экономически, но и социально приоритетных направлений.
Целью исследования является изучение механизма функционирования рынка образовательных услуг в Монголии. При этом использовались методы системного анализа, экономико-статистические методы, описательный анализ, аналитическое представление данных.
Особенности развития сферы образования и сама сущность образования предопределяют тот факт, что рынок образовательных услуг отличается значительной спецификой, которая заключается в том, что он сочетает в себе рыночные и нерыночные механизмы функционирования. Такой дуализм механизмов функционирования рынка вытекает из специфики
образовательной услуги как деятельности, которая удовлетворяет не только частные потребности, но и общественные.
В условиях рыночной экономики деятельность системы высшего образования как социального института, обеспечивающего воспроизводство интеллектуально-культурного потенциала общества, выступает как образовательная услуга, принимающая товарную форму, а
следовательно, имеющая свою потребительскую стоимость и цену. Товаром на рынке образовательных услуг являются знания, умения и навыки, предлагаемые субъектами этого рынка, т.е. образовательными учреждениями или отдельными лицами. Сделки между предлаВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
160
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
гающими услуги учреждениями сферы образования и их потребителями осуществляются
посредством обмена. В настоящее время сделки осуществляются следующим образом: продавец образовательной услуги обучает чему-либо потребителя и подкрепляет полученное
образование дипломом, а потребитель вносит плату за обучение либо за него это делает государство.
Образовательная услуга представляет собой деятельность образовательного учреждения, направленную на развитие интеллектуальных способностей человека, формирование
профессиональных качеств, реализуемых в дальнейшем в процессе трудовой деятельности.
Коммерциализация высшего образования является основным средством изменения
функционирования вузов как субъектов рыночных отношений. Целью является адаптация
высшего образования к сложившейся социально-экономической системе, его рационализация в соответствии с рыночными принципами, включая достижения равновесия спроса и
предложения, улучшения качества тех услуг, которые соответствуют запросам потребления.
Следовательно, основное направление коммерциализации высшего образования, существенно меняющее функционирование вуза как субъекта рыночных отношений, это создание рынка образовательных услуг. В свою очередь, этот рынок должен рассматриваться как
особое подразделение рынка производительных сил, подразделение, где номенклатура услуг,
спрос и предложение определяются конъюнктурой на рынке более высокого порядка рынке рабочей силы.
Нерыночные механизмы, формирующие рынок образовательных услуг, сводятся в основном к определенному набору методов, средств и инструментов государственной политики в области образования и управления государственными учебными учреждениями.
Процесс оказания образовательных услуг включает в себя следующие факторы:
1. Образовательное пространство.
2. Субъекты рынка.
3. Оборудование и материалы, применяемые при оказании услуг и (или) содействующие процессу оказания услуг (образовательному процессу и вспомогательным процессам).
4. Материальная база в виде помещений, т.е. здания, отдельные помещения в зданиях,
иная недвижимость.
5. Влияние государственных и общественных интересов.
Рынок образовательных услуг можно рассматривать как договорные отношения, в которые вступают потребители и производители образовательных услуг с целью покупки или
продажи данной образовательной услуги [1, с. 68].
Состав заинтересованных сторон рынка образовательных услуг разнообразен. Таковыми являются производители, продавцы, прямые и косвенные потребители образовательных
услуг, посредники, провайдеры, модераторы, координаторы. На этом рынке действуют потребители образовательных услуг, плательщики за образовательные услуги, работодатели –
косвенные пользователи результатов образовательной деятельности, учреждения и работники сферы образовательных услуг и т.д.
Каждый из перечисленных участников рынка образовательных услуг реализует свой
интерес к сфере образования, что не только делает данных субъектов заинтересованными
сторонами этого рынка, но и подчиняет их действия рациональной логике рыночного поведения. Например, государство является носителем специфического государственного интереса к сфере образовательных услуг. Именно поэтому оно выступает как разработчик и проводник политики в сфере образовательных услуг, а отнюдь не потому, что формирует вертикаль административной власти в обществе. Административная власть становится административным ресурсом, который позволяет государству формулировать и успешно удовлетворять свои, государственные интересы, например, посредством стимулирования экспорта образования, поддержки национальных лидеров образования, обеспечения наилучших форм
доступа к качественному образованию.
Основными субъектами рыночных отношений на рынке образовательных услуг являются производители, потребители образовательных услуг, посредники. Все стороны рынка
161
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
образовательных услуг заинтересованы в повышении конкурентоспособности своих партнеров на этом рынке.
Базой для развития экономики любой страны служит рост уровня образования населения, а уровень развития системы образования, в свою очередь, является не следствием, а
причиной экономических успехов страны. С целью обеспечения сбалансированного состояния и развития рынка образовательных услуг необходимо его регулирование, и эту функцию
осуществляет государство [2, с. 135].
С учетом вышеизложенного предлагается следующая схема функционирования рынка
образовательных услуг (рис. 1).
Государственные органы,
регулирующие сферу образования
Социально-экономическое положение страны
Рынок образовательных услуг (ОУ)
Производители ОУ:
образовательные учреждения;
физические лица, оказывающие ОУ в индивидуальном порядке
Потребители ОУ
физические лица;
предприятия, фирмы, организации;
органы управления
Посредники
службы занятости;
биржи труда;
общественные институты
и структуры, способствующие
продвижению ОУ на рынке
Рис. 1. Механизм формирования рынка образовательных услуг
Взаимодействие субъектов рыночных отношений на рынке образовательных услуг определяется механизмом его функционирования. Вузы, как производители услуг, приводят
рынок в состояние саморазвития и самокорректирования на основе законов конкуренции.
Потребители при выборе будущей профессии ориентируются на запросы рынка, но многим
абитуриентам сложно прогнозировать спрос на специалистов на несколько лет вперед.
Таким образом, анализ состояния рынка образовательных услуг предполагает изучение:
производителей образовательных услуг, т.е. высших учебных заведений;
потребителей услуг высшего образования, т.е. контингент обучающихся в вузах;
номенклатуры предоставляемых образовательных услуг и их стоимости.
В современной экономической политике Монголии наиболее актуальными являются
проблемы, связанные со стимулированием экономики, созданием условий для прогресса социальных отношений и обеспечением стабильного социально-экономического развития.
Трансформация всей экономической системы, формирование рыночных отношения во всех
отраслях экономики повлияли и на сферу образования.
Переход к рыночным отношениям в Монголии повлек за собой появление новых услуг
в сфере образования, доля которых с каждым годом увеличивается. За появлением платных
услуг последовало возникновение частных учебных заведений.
Начало становления современного высшего профессионального образования в Монголии совпадает с распадом СССР и прекращением помощи со стороны социалистических
стран. ВВП Монголии в 1990-1993 гг. упал на 40%. В это время при переоценке образовательных ценностей Монголия столкнулась с проблемами недостаточного финансирования
образования, несоответствия мировых и национальных стандартов по многим специальностям. В результате реформирования создана многоуровневая система высшего образования,
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
162
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
появилось множество частных вузов. Коммерциализация образования, а также увеличение
спроса на высшее образование способствовали появлению рынка образовательных услуг.
Население Монголии на протяжении последних десятилетий неизменно растет: так, в
2013 г. по сравнению с 2006 г. рост составил 12,3%. Численность трудоспособного населения в 2013 г. 1,849 млн. чел. Образовательный уровень населения во многом определяет
степень конкурентноспособности страны на мировом рынке. Общие направления развития
мировой экономики показывают, что инновации и знания становятся главными факторами,
определяющими инвестиционную привлекательность страны. В Монголии численность экономически активного населения увеличивается, при этом уровень безработицы постепенно
снижается, что обусловлено экономическим ростом в стране, в том числе повышением уровня образования населения. В 2013 г. уровень официальной безработицы снизился на 26,2%
по сравнению с 2006 г., численность экономически активного населения выросла на 16,2%
(рис. 2).
1200
14,0%
1150
12,0%
1100
10,0%
1050
8,0%
1000
6,0%
950
4,0%
900
2,0%
850
0,0%
2006
2007
2008
2009
2010
Численность экономически активного населения
2011
2012
2013
Уровеньбезработица,
безработицы,
Уровень
%%
Рис. 2. Динамика численности экономически активного населения и уровня безработицы,
2006-2013 гг.
Для экономической системы характерно сочетание социальной, экономической, демографической, экологической и информационной составляющих. В функционировании экономики страны определяющую роль играют население и трудовые ресурсы. Одним из основных качественных показателей состояния трудовых ресурсов является уровень образования. От того, в какой степени развита система образования, насколько качество получаемого
образования соответствует запросам реального сектора, зависит и эффективность использования трудовых ресурсов.
С началом активной деятельности Национального совета по аккредитации высшего образования, а также увеличением конкурентной борьбы между вузами постепенно число вузов сокращается посредством интеграции или объединения в крупные структуры. В последнее время в Монголии наблюдается тенденция снижения числа вузов при увеличении численности студентов (рис. 3).
163
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
тыс. чел.
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Численность студентов, тыс. чел.
Число вузов
Рис. 3. Динамика численности студентов вузов и числа вузов Монголии, 2001-2013 гг.
В Монголии система высшего образования имеет двухуровневую систему: бакалавриат
и магистратура. В 2012/2013 уч. г. численность обучающихся в бакалавриате составила
155,8 тыс. чел, в магистратуре – 16,6 тыс. чел. Большая часть студентов обучаются на направлении «Социальные науки, бизнес и право», причем около 90% выбрали очную форму.
Распределение студентов по направлениям обучения в бакалавриате и магистратуре представлено на рисунке 4.
48,5%
Социальные науки, бизнес и право
33,5%
Производство и строительство
12,5%
Образование
9,0%
13,0%
6,3%
10,4%
7,1%
7,6%
7,5%
6,5%
4,0%
5,4%
5,1%
3,2%
0,0%
0,3%
Здравоохранение и социальное обеспечение
Искусство и гуманитарные науки
Естествознание
Сектор обслуживания
Сельское хозяйство
Другие
20,0%
0,0%
10,0%
20,0%
Магистратура
Бакалавриат
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
Рис. 4. Распределение студентов по направлениям обучения в бакалавриате и магистратуре,
2012/2013 уч. г.
Структура спроса на образовательные услуги зависит во многом от выбора абитуриентами того или иного направления, зачастую этот выбор осуществляется исходя из уровня
престижа и востребованности на рынке труда будущей профессии. Не всегда ожидания абитуриентов совпадают с реальной потребностью в специалистах. Развитие системы высшего
профессионального образования способствует формированию не только интеллектуального
потенциала, но и качественной составляющей трудовых ресурсов, использованию высокотехнологичных средств производства, повышению уровня жизни населения. Экономика
Монголии развивается быстрыми темпами, внедряются новые технологии, что требует наличия высококвалифицированных кадров. Вузы, являющиеся непосредственно производитеВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
164
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
лями образовательных услуг, должны своевременно реагировать на изменяющиеся запросы
рынка труда, что на практике сводится лишь к удовлетворению потребности спроса потребителей этих услуг, т.е. студентов. Поэтому возникает дисбаланс спроса и предложения на
рынке образовательных услуг и рынке труда. Для решения данной проблемы необходимы
определенные механизмы по регулированию и приведению к сопоставимости спроса и
предложения. В качестве такого механизма может выступить организация по оказанию помощи абитуриентам при выборе будущей востребованной профессии, а также в их дальнейшем трудоустройстве. Целесообразным, на наш взгляд, является создание такой организации
на основе государственно-частного партнерства, так как при этом будут учитываться интересы не только государства, но и непосредственно самих работодателей.
Механизм функционирования рынка образовательных услуг на рисунке 5.
Министерство
образования,
культуры и науки
Министерство социальной
защиты и труда
Частный сектор
экономики
Координационный центр образования
и трудоустройства
Население
абитуриент
Рынок образовательных
услуг
выпускник
Рынок труда
информационные потоки
Рис. 5. Функционирование координационного центра образования и трудоустройства
Основной целью создания Координационного центра образования и трудоустройства
является обеспечение сбалансированности спроса и предложения рынка образовательных
услуг и рынка труда. Указанной цели можно достичь при проведении ряда мероприятий:
профориентационной работы среди молодежи, мониторинга рынка образовательных услуг и
рынка труда, оказания содействия при трудоустройстве выпускников профессиональных
учебных заведений, переподготовки кадров и повышения квалификации и т.д.
Особенностью образовательных услуг является также и то, что их качество в конечном
счете влияет на развитие общества, следовательно, образовательный процесс должен базироваться на современных средствах обучения, включая компьютерные технологии.
Как уже отмечалось, рынок образовательных услуг Монголии находится на стадии
формирования. Потребитель пока не может в полной мере воспользоваться предоставленными правами, продавец же не готов в полной мере мобильно и адекватно реагировать на
образовательный запрос общества. На формирование рынка образовательных услуг влияет
множество факторов: экономических, политических, социальных и т.д. От уровня социально-экономического развития страны зависит востребованность тех или иных специалистов
на рынке труда. В свою очередь, на запросы рынка труда отвечают учебные заведения, предоставляющие профессиональное образование. Для успешного функционирования рынка
образовательных услуг в Монголии необходимо достижение сбалансированности спроса и
предложения как на данном рынке, так и на рынке труда.
Для повышения качества предоставляемых образовательных услуг и дальнейшего развития данного рынка в Монголии предлагается создание научно-исследовательских университетов мирового уровня, для чего необходимо провести их укрупнение в научнообразовательный кластер. В настоящее время на уровне правительства Монголии принято
решение о создании единого государственного университета, который объединит все материально-технические ресурсы всех государственных вузов страны. В итоге вузовская структура будет иметь двухуровневый вид: центральный объеденный государственный комплексный вуз и региональные – вузы аймаков.
Высшее профессиональное образование в настоящее время выступает в роли доминирующего фактора развития как отдельного индивида, так и социально-экономической систе165
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
мы в целом. Увеличение спроса на высшее образование обусловлено повышением конкурентоспособности работников на рынке труда, а также запросами реального сектора экономики.
При этом не всегда спрос на рынке труда соответствует предложению рынка образовательных услуг.
Социально-экономические изменения, происходящие в стране, поставили высшее образование перед необходимостью количественного расширения и качественного улучшения
подготовки специалистов для различных областей профессиональной деятельности. Вузы и
другие образовательные учреждения Монголии позже остальных структур нашли свое место
в системе рыночных отношений. Потому в сфере образования существует проблема несовершенной организационно-правовой и финансово-экономической базы развития, а также
противоречия в самой образовательной системе: между возрастающим спросом населения на
образовательные услуги и возможностями его удовлетворения.
Образовательные учреждения нуждаются в грамотно организованном менеджменте и
новых маркетинговых решениях, разумеется, с учетом специфики данного рынка, которая
заключается в сильной зависимости от государства. Главное противоречие менеджмента
большинства учреждений системы образования состоит в несоответствии между внутренней
системой управления и необходимостью поведения организации как участника рыночных
отношений.
Библиография
1. Романова И.Н., Шевченко О.М., Полупанова В.А. Сущность, структура и особенности рынка
образовательных услуг // Маркетинг в России и за рубежом. 2012. № 3. С. 67 74.
2. Хаирова С.М. Факторы и условия развития рынка образовательных услуг // Вестник Самарского гос. экон. ун-та. 2012. № 2. С. 134 137.
3. Официальный сайт Национального статистического управления Монголии [Электронный
ресурс]. URL: http://www.nso.mn/v3/index2.php
Bibliography
1. Romanova I.N., Shevchenko O.M., Polupanova V.A. Nature, structure and features of the education
market // Marketing in Russia and abroad. 2012. N 3. P. 67 74.
2. Khairova S.M. Factors and conditions for the development of the education market // Samara State
University of Economics Bulletin. 2012. N 2. P. 134 137.
3. The official website of the National Statistical Office of Mongolia [Electronic resource]. URL:
http://www.nso.mn/v3/index2.php
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
166
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ
________________________________
Е.В. Добренькова, д-р соц. наук, проф., email: [email protected]
О.П. Кучумова, аспирант, e-mail: [email protected]
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва
УДК 316.42
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЕВРОПЕЙСКОЙ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ
В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛИЗАЦИИ
В статье проанализированы аспекты изменения системы образования Европы, спровоцированные процессом глобализации, а также пути становления унифицированной структуры системы
образования, повлекшие за собой необходимость создания соответствующей нормативно-правовой
базы. Автором изложены критерии качества, предъявляемые к образовательным системам, рассмотрены аспекты государственного и частного образования, глобального рейтинга вузов. В целях
изучения уровня подготовки кадров в Европе по направлениям проанализирован уровень неграмотности населения на примере Италии и Греции, описаны требования, предъявлявшиеся к специалисту в
условиях глобализации, обозначены взаимосвязи понятий «глобализация» и «интернационализация».
Ключевые слова: глобализация, интернационализация, принцип субсидиарности, глобальная
информатизация, глобальная ориентация, качество образования, образовательная система, дистанционное обучение, электронная глобализация.
E.V. Dobrenkova, Dr. Sc. Sociology, Prof.
O.P. Kuchumova, P.G.
EUROPEAN EDUCATIONAL SYSTEM MODERNIZATION
IN THE CONTEXT OF GLOBALIZATION
The paper analyzes aspects of change in the European education system, triggered by the process of
globalization, as well as the ways of establishing of a unified structure of the education system, which led to
the need for an appropriate regulatory framework. The author sets out the quality criteria to be met by the
educational system, considers aspects of public and private education, the global ranking of universities. In
order to explore the level of training in Europe in different areas, the level of illiteracy in case of Italy and
Greece are analyzed, the requirements for a specialist in the context of globalization are described, the relationship of «globalization» and «internationalization» concepts are marked.
Key words: globalization, internationalization, the principle of subsidiarity, global information system
development, global orientation, quality of education, the system of education, distance learning, eglobalization.
Термины «глобализация», «глобальный» стали систематически использоваться с конца
1980-х гг. для обозначения взаимозависимости человечества, акцентирующейся на единообразии во всех сферах жизни общества и стремящейся к организации общего пространства
совместной жизни народов и государств [1].
Первые тенденции к модернизации европейской системы образования наметились в
1980-х гг. Модернизация при этом не только затрагивала технический прогресс, но и подразумевала формирование новых ценностных ориентиров [2]. Но процесс интеграции проходил медленнее, чем в секторах политики, напрямую касавшихся экономики. Первым шагом в
этом направлении стал Единый европейский акт (1986), в котором Организация по сотрудничеству и Всемирный банк определили перспективы образования.
Во второй половине XX в. был принят ряд нормативных актов, призванных внести
единообразие в систему требований, предъявляемых к студентам. Среди них – 6 конвенций:
«Европейская конвенция об эквивалентности дипломов, открывающих доступ в университе167
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
ты» (1953), «Европейская конвенция об эквивалентности сроков университетского образования» (1956), «Европейская конвенция об академическом признании университетских квалификаций» (1959), «Конвенция о признании учебных курсов, дипломов о высшем образовании и ученых степеней в государствах региона Европы» (1979), «Европейская конвенция об
общей эквивалентности периодов университетского образования» (1997), «Конвенция о признании квалификаций, относящихся к высшему образованию в Европейском регионе»
(1997).
Однако должное внимание к проблемам образования наметилось лишь с момента подписания Маастрихтского договора в 1992 г., когда образование впервые заняло относительно
важное место в дискуссиях о будущем Европы. Более того, в этом договоре в документы был
введен ранее не применявшийся принцип субсидиарности как гарантия того, что полномочия Комиссии Европейских сообществ не будут в дальнейшем расширяться.
Осуществление дальнейшей гармонизации европейской системы образования проходило поэтапно и в первую очередь было направлено на качество образования, мобильность
студентов и новые технологии.
С этой целью были разработаны критерии качества, позволявшие оценивать и сравнивать образовательные системы. Основными критериями являлись:
показатели уровня по предметам (математика, чтение, естественные науки, информационные и коммуникационные технологии, иностранные языки, навыки самообразования,
гражданское воспитание);
показатели по успешности и переходным этапам (процент школьной неуспеваемости,
процент получивших неполное высшее образование, процент студентов высшего образования);
показатели качества учебно-воспитательного процесса (оценка учебновоспитательного процесса в школах, участие родителей в делах школы);
показатели по ресурсам и структурам (подготовка и переподготовка педагогических
кадров, процент посещаемости системы школьного воспитания, число учащихся на один
компьютер, образовательные расходы на одного студента) [3].
Так, в июле 2002 г. ЮНЕСКО впервые обобщило и опубликовало отчет о результатах
изучения качества образования и подготовки кадров в 35 странах Европы по направлениям:
квалификация и компетентность, степень участия и доступность, стратегии и системы образования подготовки специалистов в течение всей жизни. Например, в 2001 г. согласно отчетным данным, в Греции количество неграмотной молодежи составляло 16 483 чел. (0,2%),
взрослого населения – 376 472 чел. (1,6%), пожилого населения – 249 379 (4,9%), в Италии
их количество составило 12 264, 776 799, 523 640 чел. соответственно [4].
Приспособление к критическим финансовым условиям в зарубежных учебных заведениях шло в нескольких направлениях: увеличение платы за обучение, а как следствие усиление конкуренции среди учебных заведений в борьбе за студентов, в особенности иностранных, заключение контрактов на подготовку кадров и проведение научных исследований с частными организациями. Также одной из первостепенных статей дохода стала организация новых форм обучения, таких как переподготовка специалистов, коммерческая деятельность вузов на международном уровне, дистанционное обучение и развитие партнерских
отношений.
В условиях инноваций компетентность специалиста уже определялась не только «набором знаний», к нему предъявлялись определенные требования, которые позволили бы ему
оценивать окружающую его обстановку более «глобально». Требуемый «набор компетентностей» включал в себя умение моделировать и прогнозировать, разрабатывать и реализовывать, дополнительные специальные знания для решения «любых» задач в штатной и внештатной обстановке и, безусловно, стремление к постоянному личному и профессиональному росту. Поэтому приоритетными качествами специалиста становились не профессионально-социальные, а социально-профессиональные. В таких быстро меняющихся условиях
высшие учебные заведения «переписывали» свои планы и цели, понимая, что должны готоВестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
168
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
вить «универсального» специалиста. Однако при перепланировании возникали у вузов определенные затруднения:
в соответствии специализации вуза требованиям рынка труда;
в разработке подходящих структур учебного процесса и, соответственно, выборе между плоским и многоуровневым, узкоспециализированным и междисциплинным, индивидуальным и групповым;
в поиске новых путей мотивации преподавателей и студентов:
в разработке дополнительных мероприятий по повышению исполнительской дисциплины;
в разработке перспективных направлений деятельности [5].
Решение «поставленных» глобализацией задач требовало привлечения определенных
денежных средств, а в условиях снижения государственного финансирования образования
это порождало неизбежную коммерциализацию высшего образования. И инвестирование в
образовательную деятельность становилось тотальным, а образование международных образовательных корпораций повсеместным. «Инвестор» не ограничивал себя ни в масштабности направлений обучения, ни в способах их реализации, которые приводили к положительному экономическому результату.
Успешное привлечение иностранных студентов в вуз не только означало финансовое
вливание, но и служило оценкой его эффективности и престижа. В дальнейшем это становилось стимулом к повышению уровня подготовки преподавателей и студентов. Так, по данным отчетов Организации экономического развития и сотрудничества, в 2000-х гг. отмечен
рост количества иностранных студентов в странах Европы, где значительную часть составляли студенты из России.
Глобальный рейтинг вузов оценивался с двух политических позиций качества высшего
образования – неолиберальной и социал-демократической моделей. Неолиберальная модель
предполагала вкладывание денежных средств и усилий только в определенное количество
вузов (например, Германия, Франция). Социал-демократическая модель, наоборот, преследует цель развития всех вузов одновременно (например, Ирландия, Норвегия) [6]. Наиболее
востребованными являлись университеты Германии, Франции и Великобритании.
14000
12000
10000
11462 12158
12643
12047
8000
Франция
6000
Германия
4000
2597
2672
3083
2000
0
1878
2004
2027
2005
2187
2006
3219
Великобритания
2580
2007
Рис. 1. Динамика роста числа российских студентов в странах Европы
(Германия, Франция, Великобритания), 2004-2007 гг.
Самыми неконкурентоспособными являлись учебные заведения Ирландии, Австрии,
Испании, Бельгии, где количество российских студентов было «плавающим», но не превышало 600 [7].
169
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
600
562
500
476
522
458
411
400
350
370
300
Австрия
418
Ирландия
338
200
210
100
122
80
136
101
132
Испания
Бельгия
70
0
2004
2005
2006
2007
.
Рис. 2. Количество российских студентов в неконкурентоспособных вузах стран Европы
(Австрия, Ирландия, Испания, Бельгия), 2004-2007 гг.
Конкурентоспособность вузов стран Европы заключалась в их привлекательности для
абитуриента/студента и с позиций уровня качества образования и достаточного спроса. Конкурентоспособность образовательной системы в условиях глобализации стала оцениваться с
точки зрения конкурентоспособности ее выпускников/специалистов на рынке труда.
Для поддержания достаточного уровня конкурентоспособности вузы «обратили внимание» на уровень знаний непосредственных представителей образовательной системы, их
широкопрофильность. В связи с чем специалисты высших учебных заведений «обрастали»
дополнительными знаниями, навыками, квалификациями. Например, руководители европейских вузов предпочитали инженерные науки, биологию, медицину, искусство и др.
2,4
2,3 1,7
сельское хозяйство
7,5
10,5
биология
инженерные науки
педагогика
1,7
15
Искусство
медицина
общественные науки
Рис. 3. Направления переподготовки среди руководителей европейских вузов
Рейтинг вуза поддерживался также за счет дистанционного обучения и партнерских
отношений. Дистанционное обучение постепенно перерастало в мировой глобальный процесс, а физическая мобильность становилась лишь одним из элементов интернационализации.
Виртуальная мобильность студентов как аспект международного образования по причине своей меньшей затратности привлекала к себе все большее внимание. Тем не менее
становление этого направления проходило не без трудностей и имело как своих сторонников, так и противников. Поэтому вузы, предоставляющие возможность дистанционного обучения, должны были проявлять большую гибкость, чем учебные заведения традиционной
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
170
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
формы. В начале 2000-х гг. большинство стран не были готовы к работе с виртуальной системой образования, для чего требовалось привлечение колоссальных ресурсов. В 1999 г.
только около 7% взрослого населения планеты имели доступ к Интернету. В связи с этим
дистанционному образованию предсказывали судьбу нового источника неравенства.
Противники новшества полагали, что виртуальные университеты не смогут расширить
возможности малообеспеченных людей, как и людей, не обладающих необходимыми техническими знаниями. Более того, было распространено мнение, что виртуализация обучения
повлечет за собой коммерциализацию вузов, так как курсы часто разрабатывались не преподавателями, а программистами, которые получали прибыль от программ. Студенты же были
заинтересованы в получении степеней с минимальными усилиями, что на первый план выдвигало такие факторы, как удобство и стоимость, а стандарты образования и его качество
отодвигались на второй план.
Тем не менее развитие виртуального образования благодаря интерактивности продолжалось. Интерактивность дала возможность применять индивидуальный подход, адаптируя
образовательный процесс к знаниям каждого конкретного обучаемого с минимальными затратами и в любое удобное время.
Число институтов с виртуальной составляющей постепенно возрастало, в результате
чего уже свыше 150 учебных заведений в мире предлагали своим студентам программы дистанционного образования. Подобный рост интернет-образования наблюдался в Западной Европе. Так, правительством Великобритании в феврале 2000 г. было объявлено о создании
международного виртуального университета «E-university». Его функционирование предполагалось исключительно в виртуальном пространстве при отсутствии существования физического кампуса.
В 2000 г. руководители 28 виртуальных университетов разных стран мира подписали
соглашение о сотрудничестве, что в первую очередь было продиктовано необходимостью
расширения бизнеса.
Для преодоления трудностей в процессе интенсивного развития системы дистанционного образования было созвано заседание Европейской комиссии в апреле 2002 г. Началось
поощрение партнерства государственных и частных структур. Были выдвинуты четыре инициативы, согласно которым следовало предпринимать всемерные действия, нацеленные на
следующие направления:
− обеспечение всеобщего подключения;
− поощрение внедрения и участия в развитии открытых норм по дистанционному обучению;
− создание условий для постоянного коммерческого рынка по развитию содержания
дистанционного обучения;
− увеличение инвестиций в непрерывное обучение педагогических кадров и методистов, поднятия их статуса и способствования развитию их понимания принципов дистанционного обучения.
В рамках намеченного сотрудничества стали приобретать немаловажное значение Европейская конфедерация профсоюзов (CES) и ее подразделение – Европейский комитет
профсоюзов по образованию (CSEE), находящийся в постоянном взаимодействии со службами Комиссии. Представители комитета профсоюзов по образованию, имевшиеся в большинстве европейских стран, позволяли ему играть свою роль.
Таким образом, университеты должны были разработать комплекс мероприятий по
адаптации к требованиям приближающейся эры глобализации. Вузам предстояла серьезная
работа по отсеву устаревшего в системе образования. Гибкость, которая требовалась от
учебных заведений, была залогом сохранения университетом своей функции гаранта академического порядка и центра знания.
Другой особенностью глобализации является активизация влияния рынка на образование, приводящая к тому, что в его развитии ключевыми пунктами становятся выбор, конкуренция, стандарты, свобода.
171
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
И если прежняя формула образования выглядела как «Способности + усилия = заслуженная оценка», то теперь ей на смену приходит новая – «Средства + предпочтения = выбор».
Новая задача образования согласно требованиям рынка состоит в непрерывной подготовке, самосовершенствовании.
В это же время модернизация европейского образования сопровождалась дискуссиями
о разделении понятий «глобализация» и «интернационализация». Дифференцирование происходило в силу разнородной иерархической структуры этих понятий – отношений доминирования и сотрудничества [8]. Если относительно понятия «интернационализация» достигнуто некоторое единство, то понятие «глобализация образования» определялось Европой поразному. В конечном счете глобализация была представлена как крайняя форма интернационализации или следствие возникновения виртуальных институтов посредством электронной
глобализации.
В условиях интернационализации возникла необходимость решения накопившихся
экономических социальных и финансовых проблем, которая требовала разработки и внедрения комплекса мер, обеспечивающих такие финансовые и организационные условия, при которых было бы выгодно и не доставляло неудобств как получать, так и предоставлять возможность обучения в вузах Европы, а также иметь возможность оказывать всемерную и разнообразную поддержку европейской высшей школе для поднятия конкурентоспособности
систем высшего образования европейских стран.
Страны Европы шли в этом направлении каждая по-своему. Так, правительство Великобритании стимулировало вузы активнее привлекать иностранных студентов с целью компенсировать дефицит финансирования.
Германия рассматривала иностранных студентов не как способ решения финансовых
проблем своей образовательной системы, а как стимул к ее реформированию. В связи с этим
обучение иностранных студентов осуществлялось бесплатно, но высокие требования к студентам, такие как обучение на немецком языке, большая продолжительность обучения, высокие критерии отбора к поступлению, стали отпугивать потенциальных студентов. Это заставило ряд университетов Германии предпринять меры, чтобы облегчить процесс обучения
и повысить привлекательность своих вузов [9].
Другие европейские страны, среди которых Австрия, Бельгия, Великобритания, коренным образом не отличались в тенденциях преобразования образовательной системы. Однако
при этом государственная политика в сфере образования в странах Европы существенно различалась. И если в одних странах, таких как Великобритания, высшие учебные заведения
представляли собой автономные образования, то в других вся образовательная деятельность
целиком регламентировалась государством [10].
Таким образом, модернизация европейского образования в условиях глобализации была направлена, в первую очередь, на расширение международного сектора образования, развитие процессов глобальной информатизации – основной перспективы развития образования
в XXI в., что, собственно, и позволяло говорить о глобализации самого образования. При
этом информатизация, а соответственно, коммуникации, являясь наиболее оперативными,
функциональными и эффективными средствами модернизации, распространенными повсеместно по Европе, позволили сделать интеграцию образовательной системы максимально
эффективной и менее затратной. С развитием экспорта образовательных услуг некоторые
образовательные учреждения превращаются в учебные заведения с глобальной ориентацией.
Поэтому одновременно с международным распространением влияния институтов возникла
практика расширения региональной географии деятельности высших учебных заведений
внутри страны, где ориентиром являлся выход на международный уровень.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
172
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Библиография
1. Понарина Н.Н. Глобализация как системное социальное изменение: основные тенденции.
М.: ООО «ЦИУМиНЛ», 2010. – С. 48.
2. Добреньков В.И. Глобализация и Россия: Социологический анализ. – М.: ИНФРА-М, 2006.
С. 137.
3. Жуковский И.В. Глобализация: новый мировой порядок в образовании: монография. М.:
Изд-во РУДН, 2005. – С. 131.
4. www.stats.uis.unesco.org
5. Авдеев Н.Ф. Высшая школа в условиях глобализации: учеб. пособие. М.: Изд-во МГИУ,
2011. – С. 205 219.
6. Основные тенденции развития высшего образования: глобальные и болонские измерения /
под науч. ред. В.И. Байденко. – М.: Исследовательский центр проблем качеств подготовки специалистов, 2010. – С. 21.
7. www.socpolitika.ru
8. Добренькова Е.В., Нечаев В.Я. Университеты: к обществу знаний. – М.: Альфа-М, 2005. –
С. 75.
9. Crosier D., Purser L., Schmidt H. Trends Report: Universities Shaping the European Higher Education Area, 2007. P. 79 165.
10. Борисова Е.Р., Леванов Ю.П. Положения Болонской декларации в системе высшего образования. – Чебоксары: ЧКИ РУК, «Новое время», 2006. – С. 147.
Bibliography
1. Ponarina N.N. Globalization as a system social change: basic trends. M.: «CPTM&SL» LLC,
2010. – P. 48.
2. Dobrenkov V.I. Globalization and Russia: Sociological analysis. – M.: NFRA-M, 2006. P. 137.
3. Zhukovsky I.V. Globalization: new world order in education: Monograph. M.: RUPF Press, 2005.
– P. 131.
4. www.stats.uis.unesco.org
5. Avdeev N.F. High school in the context of globalization: textbook. – Novosibirsk: NGIU, 2011. –
P. 205 219.
6. The main trends in the development of higher education: global and Bologna measurements / Ed.
by V.I. Baidenko. M.: Research Center of the quality of training, 2010. – P. 21.
7. www.socpolitika.ru
8. Dobrenkovа E.V., Nechaev V.Ya. Universities: to the community of knowledge. – M.: Alfa-M,
2005. – P. 75.
9. Crosier D., Purser L., Schmidt H. Trends Report: Universities Shaping the European Higher Education Area, 2007. P. 79 165.
10. Borisova E.R, Levanov Yu.P. Bologna declaration statements in the higher education system.
Cheboksary: Cheboksary Cooperative Institute, «New time», 2006. P. 147.
173
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Т.В. Паликова, д-р ист. наук, доц., e-mail: [email protected]
Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
УДК 394.26(09) (571.54)
ДОСУГОВЫЕ ПРАКТИКИ ГОРОЖАН ЗАБАЙКАЛЬЯ
ВТОРОЙ ПОЛОВИНЫ XIX – НАЧАЛА ХХ В.
В последней трети XIX в. города Забайкалья вступили в период перехода к индустриальной
стадии развития, что повлекло за собой экономические и культурные изменения, начался процесс
разграничения работы и отдыха, формирования досуговых практик. На основе архивных данных,
воспоминаний современников, эпистолярного наследия горожан, в статье обращается внимание на
формы досуга средних и высших слоев городского сообщества как наиболее активной движущей силы
общественной жизни городов, организующих культурные развлечения, в том числе и для городских низов.
В ходе изложения автор констатирует, что опыт организации досуга и досуговые учреждения были
исключительно самостоятельной деятельностью городского сообщества, досуговые стратегии прошли в своем развитии путь от приватного и узкокорпоративного до общественного общения, а досуговое поле увеличилось от домашних традиционных до общедоступных форм.
Ключевые слова: город, Забайкалье, свободное время, формы приватного и общественного досуга.
T.V. Palikova, Dr. Sc. History, Assoc. Prof.
LEISURE ACTIVITIES OF TRANSBAIKALIA CITIZENS
IN THE SECOND HALF OF THE 19TH EARLY 20TH CENTURIES
In the last third of 19th century cities of Zabaikal region started their transition to the industrial stage
of development, which led to the economic and cultural changes, to the process of differentiation of work
and leisure, to the formation of leisure activities. Based on archive documents, memories of contemporaries,
epistolary heritage of the citizens, the article describes forms of leisure activities of the middle and upper
strata of the community as the most active driving force of social life, organizing cultural events for themselves, and for the urban poor. In the course of the article the author states that the experience of leisure
organization and recreational facilities was exclusively independent activity of the urban community, leisure
strategy developed from a private to public scale, and leisure field expanded from home to traditional public
forms.
Key words: city, Transbaikalia, free time, forms of private and public leisure.
Временной интервал, обозначенный в названии статьи, чрезвычайно важен для страны
и ее отдаленных окраин как время осуществления модернизационных преобразований, повлекших за собой существенные изменения в экономике и культуре. Их технологическая составляющая с неизбежностью вела к трансформированию условий труда и быта, удлиняя
время бодрствования. Наметился процесс разграничения работы и отдыха, хотя четкая граница между ними пока еще не сформировалась. Тем не менее именно этот период дает представление о начальных формах времяпровождения горожанина. Конечно, бόльшим объемом
свободного времени обладали материально обеспеченные граждане. Формы проведения досуга определялись не только местом в городской социальной иерархии, но и культурными
предпочтениями индивида, а досуговая составляющая находилась в зависимости от людей,
которые могли и хотели выйти за рамки приватного общения. При этом не стоит забывать, что
сложную организацию общественной развлекательной сферы и вариативность досугового поведения мог предоставить только крупный город.
В последней четверти XIX в. сложились три общественных центра, из которых народу были доступны церковь и пивная, а также развлечения иного рода: все «бесплатные» городские и
ярмарочные мероприятия, церковные и календарные праздники, военные смотры и вольтижировка, похороны знаменитых горожан. Поэтому, характеризуя городскую досуговую сферу Забайкалья, мы вынуждены обратить внимание на досуговые практики средних и высших слоев
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
174
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
городского сообщества как наиболее активной движущей силы общественной жизни городов,
организующих культурные развлечения, в том числе и для городских низов.
Досуговое пространство (общественное и частное) многих забайкальских городов до
70-80-х гг. XIX в. было весьма ограниченным и заполнялось лишь домашним музицированием, чтением и семейными праздниками, приватной и общественной коммуникацией. Характеризуя эти традиционные формы свободного времяпровождения, кратко можно сказать
следующее. В Забайкалье не было как профессионального музыкального театра, так и музыкального образования. Однако музыкальные инструменты встречались почти в каждом доме
[4, л.137; 14, с. 50]. Музицирование следует признать всесословным увлечением, чего не
скажешь о музыкальных инструментах. Большая часть горожан использовала традиционные
народные цитру или гармонь. На рубеже столетий в обиход входит гитара, становясь всеми
любимым, как и скрипка, инструментом. Музыкальные навыки, оттачиваемые дома, имели в
последующем публичное применение в постановках любительских спектаклей или концертах на общегородских праздниках или благотворительных мероприятиях.
В отличие от музыкального досуга чтение сначала имело довольно узкий круг поклонников, ограничивавшийся представителями высших слоев горожан (библиотеки Лушниковых, Немчиновых, Лосевых, Бутиных). В некоторых интеллигентных семьях формировалась
привычка к коллективному чтению, иногда с участием прислуги [14, с. 49]. С расширением
сети учебных заведений, укоренением навыков грамотности забайкальцев росло и число ценителей художественного и публицистического слова. Это обстоятельство повлекло за собой
открытие с 1880-х гг. платных публичных библиотек, которые могли поначалу удовлетворить потребность в чтении лишь материально обеспеченных горожан (бесплатные библиотеки и читатели появились только в середине 1910-х гг.). В малых городах, где публичные
библиотеки отсутствовали вплоть до 1890-х гг., читающая публика выработала механизм
обмена «толстыми» журналами, получая значительную информацию при минимуме затрат.
Если музыка воспринималась в большей степени как развлечение, то чтение еще и как возможность самообразования [4, л. 136].
Центром общественной жизни крупных городов Забайкалья были общественные, военные
и коммерческие собрания, клубы обществ приказчиков. Несмотря на ограничение в членстве,
сословные или профессиональные клубы не считались закрытыми учреждениями [4, л. 3 об.].
Все собрания и клубы имели примерно одинаковую программу работы: чередование карточных,
танцевальных и семейных вечеров. Поскольку залы собраний подчас были единственными театральными сценами в городе, любительские труппы устраивали здесь свои спектакли, в том
числе и бесплатные для народа или благотворительные с повышенной платой. Эти учреждения
закономерно становились и местом неформального общения, и местом полезного досуга, и местом проведения семейных торжеств [6, л. 1 об.].
Потребность в неформальной коммуникации была настолько высока, а недостаток общения вне приватного пространства столь ощутим, что там, где отсутствовали подобные учреждения, народная инициатива создавала их явочным, стихийным порядком (импровизированные
«Клуб бульваристов», «Успенская гора», Троицкосавск). Так возникли частные собрания, межи корпоративные вечера, частные клубы («Семейные вечера», Троицкосавск; «Павловка», Верхнеудинск [2, л. 9, 16; 7, л. 3]). Однако эти частные начинания были скоротечны, что вполне закономерно. Они требовали не только материальных затрат, но и неиссякаемого энтузиазма участников. Как правило, замещая общественные собрания [15], частные клубы работали по той же
программе [10, л. 80-80 об.], из трех основных пунктов которой предпочтение отдавалось карточной игре. Последняя была распространенным увлечением всеобщего характера: и в Забайкалье (Верхнеудинск [8, л. 29 об.], Троицкосавск Кяхта [14, с. 58 59], Чита), и в Западной Сибири [1, с. 177]. Неся развлекательную нагрузку, эти учреждения были важнейшей составляющей
жизни крайне узкого, но влиятельного круга городских жителей, формируя общественное мнение и различные инициативы.
На протяжении XIX в. в социально-культурной практике состоятельных горожан и интеллигенции укоренилась деятельность в различных полугосударственных официальных
175
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
благотворительных обществах под патронатом царской семьи, что было престижно и статусно. Однако истинное расширение досуговой сферы произошло в результате самоорганизации городского сообщества с возникновением самодеятельных научных и культурных учреждений, где раскрывался творческий потенциал личности. Первыми такими объединениями
стали кружки любителей литературы, музыки и драматического искусства. Понимание их значимости возрастет, если помнить о том, что профессиональный драматический театр в Забайкалье появился лишь в 1909 г. Любительские постановки заполняли эту нишу вплоть до 1890-х гг.,
когда, наконец, гастроли артистов всех жанров помогли жителям крупных городов (Чита,
Кяхта, в меньшей степени Верхнеудинск) удовлетворить свои театральные запросы. В какой
степени публика уездного города, ценящая высокое искусство, была заинтересована в гастрольных выступлениях, свидетельствует тот факт, что «на концерты артистов, приезжающих
из центра России, стремились попасть все, но дом общественного собрания не вмещал всех
желающих, и потому билеты по тому времени очень дорогие, были нарасхват» [12, л. 2]. В
областном центре досуг разнообразился выставками – сначала сельскохозяйственнопромышленными (1862, 1899), затем художественными, в том числе и ежегодными выставками выпускников Читинского художественно-промышленного училища и фотографическими выставками (с 1913 г.).
Специфическим местом отдыха стали ресторации. Только в Чите в начале века насчитывалось более 20 ресторанов с разнообразной культурной программой. В начале ХХ в. ресторан
«Метрополь» зазывал посетителей не только всевозможными русскими и заграничными винами
и изысканной кухней, но и выступлением труппы О.Э. Ольгинской, гастролирующим «королем
карт» Робертом Пело, исполнением куплетов и комической буффонады и русским хором. Первоклассный ресторан «Бельгия» анонсировал концерт струнного оркестра А. Столина, исполнение оперных партий, цыганских и малороссийских песен, куплетов и акробатических номеров.
Второклассный ресторан при гостинице «Москва» предлагал бесплатное чтение местных газет,
а ресторатор Н.И. Осипов – тройку лошадей для катания. Круг развлечений такого рода дополнялся работой кафе-шантанов.
Сугубо городским видом досуговых занятий стали различные платные курсы и уроки
(танцев с практическими занятиями, иностранных языков, музыки «практические и теоретические по программе столичных консерваторий» группами и отдельно [11, л. 1, 5]).
Демократизация общероссийских культурных тенденций все в большей степени охватывала территорию Забайкалья. Любимым всесословным развлечением стали цирк (цирк-театр
Мирославского, 1902; А. Сержа, 1906–1913; Ф.Я. Изако, 1914, Чита; Бондаренко, начало ХХ в.,
Верхнеудинск), ипподром (Чита, Верхнеудинск, Акша, Сретенск), кинематограф. Общедоступным отдыхом были городские сады с цветниками и скамейками, прудами, оркестровой музыкой
летом и залитыми катками зимой. Судя по газетным публикациям, в городские сады публику
привлекали работающие там буфеты либо «другие приманки». При этом размер сада и качество
растительности в нем значения не имели. Пожалуй, работа только одного сада Жуковского (Чита), который в 1908 г. стал городским, была организована по довольно широкой программе с
мероприятиями для взрослых и детей и возглавлялась садовой комиссией.
Популярными развлечениями конца XIX–начала ХХ в. стали пикники или прогулки в
ближайших лесных массивах и времяпровождение на сенокосных лугах. Если для низшего сословия городов сенокошение было насущной потребностью (в городах еще и в 1911 г. насчитывалось свыше 19 тыс. гол. лошадей, овец, свиней, коз, рогатого скота [13]), то для зажиточных
горожан, владевших собственным выездом, полезным развлечением [8, л. 28]. Летне-осеннее
общение горожан с природой могло быть периодическим и постоянным. Постоянным оно становилось при выезде семьи на дачи. Дачи строились и обставлялись комфортабельно, с хорошим садом и роскошными цветниками, качелями, гигантскими шагами, купальнями и лодками.
При отсутствии собственной дачи, ее обычно снимали либо жили по приглашению хозяина.
Дачный сезон продолжался с конца мая по сентябрь. Дачники развлекали себя играми в жмурки,
горелки, прятки, городки, лапту, вечером – танцами или пением, катались на лодках и лошадях.
Выезжали по ягоды и грибы «на ночеву», ловили рыбу: удили и мужчины, и женщины.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
176
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Начало ХХ в. в забайкальских городах – время зарождения спорта (велоспорт, футбол).
Однако на протяжении всего исследуемого периода спортом современники считали верховую
езду и охоту. Верховая езда в одиночку и группами, гонки в сидейках, запряженных парами, –
любимое развлечение кяхтинцев, тем более что степь, окружавшая город, представляла собой
«прекрасное полотно». Охотой по перу и по зверю занимались круглогодично, каждому времени года соответствовал свой вид охоты. После охоты устраивались пикники с добытыми трофеями [14, с. 82 86].
И, наконец, еще одна форма досуговой практики, которая могла растянуться на несколько
месяцев, доступная не каждой даже состоятельной семье, – путешествие по стране и за рубеж. В
традициях XIX в. путешествие воспринималось не только как развлечение, но и как труд познания, приобретение нового социального и культурного опыта. Так, нерчинский купец М.Д. Бутин
объездил Россию, посетил Америку (1873), Италию, Францию (1878). На рубеже веков зарубежный круиз по маршруту Берлин – Гамбург – Париж – Марсель – Суэцкий канал – Порт-Саид –
Цейлон – Сингапур – Япония совершила супруга кяхтинского купца М.Ф. Немчинова Пелагея
Осиповна [3, л. 11]. Верхнеудинский врач М.В. Танский с супругой после большого путешествия по стране дважды (1911, 1914) побывали в Европе, объехав Польшу, Италию, Францию,
Германию, Англию, Швецию, Швейцарию, Скандинавию, Данию.
Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что досуговые практики горожан и досуговые учреждения как результат этих практик были исключительно самостоятельной деятельностью городского сообщества, направленной на заполнение пустот в культурном поле вследствие
узости государственного культуросозидания. В городах последней четверти XIX – начала ХХ в.
формируется множество малых групп, объединений, клубов, взявших на себя посреднические
функции. Такие группы объединяли на неформальной основе представителей различных ведомств, конфессий, различных знаний и умений, участвовали в формировании городской среды,
ее предметного и духовного облика, тем самым предоставляя горожанам возможность творческой реализации. На протяжении второй половины XIX – начала XX в. досуговые стратегии
забайкальских городов прошли в своем развитии путь от приватного общения в кругу семьи,
узкокорпоративного до общественного, а досуговое поле от домашних традиционных увеличилось до общедоступных форм.
Рационализация сфер жизнедеятельности на основе проводившейся в стране модернизации приводила к изменениям и образа мышления, и образа жизни как на общественном, так и на
индивидуальном, как на официальном, так и неформальном уровнях.
Библиография
1. Бутакова Н.В. Досуг горожан Алтая в конце XIX в. // Исторический опыт хозяйственного и
культурного освоения Западной Сибири. Барнаул, 2003.
2. ГАРБ. Ф. 10. Оп. 1. Д. 1389.
3. ГАРБ. Ф. 111. Оп. 1. Д. 126.
4. ГАРБ. Ф. Р-249. Оп.1. Д. 43.
5. ГАРБ. Ф. Р-249. Оп.1. Д. 60.
6. ГАРБ. Ф. Р-249. Оп. 1. Д. 64.
7. ГАРБ.Ф. 261. Оп. 1. Д. 1429.
8. ГАРБ. Ф. Р-1778. Оп. 1. Д. 6.
9. ГАРБ. Ф. Р-1778. Оп. 1. Д. 31.
10. ГАРБ. Ф. Р-1778. Оп. 1. Д. 33.
11. ГАРБ. Ф. Р-1778. Оп. 1. Д. 74.
12. ГАРБ. Ф. Р-1778. Оп. 1. Д. 96.
13. Обзор Забайкальской области за 1911 год. Чита, 1911.
14. Попов И.И. Минувшее и пережитое. Cибирь и ссылка. Воспоминания за 50 лет. М.;Л.,
1924.
15. Российский государственный исторический архив (РГИА). Ф. 1284. Оп. 187. Д. 1031. Л. 43;
Д. 132. Л. 11; Д. 369. Л.15.
177
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления
Bibliography
1. Butakova N.V. Leisure of the Altai region citizens in the late 19th century // Historical experience of
economic and cultural development of Western Siberia. Barnaul, 2003.
2. State Archive of the Republic of Buryatia. F.10. I. 1. D. 1389.
3. State Archive of the Republic of Buryatia. F.111. I. 1. D. 126.
4. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-249. I. 1. D. 43.
5. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-249. I. 1. D. 60.
6. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-249. I. 1. D. 64.
7. State Archive of the Republic of Buryatia. F. 261. I. 1. D. 1429.
8. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-1778. I. 1. D. 6.
9. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-1778. I. 1. D. 31.
10. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-1778. I. 1. D. 33.
11. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-1778. I. 1. D. 74.
12. State Archive of the Republic of Buryatia. F. R-1778. I. 1. D. 96.
13. The overview of Trans-Baikal region for 1911. Chita, 1911.
14. Popov I.I. The past and experiences. Siberia and exile. Memories for 50 years. M.; L., 1924.
15. Russian State Historical Archive. F. 1284. I. 187. D. 1031. L. 43; D. 132. L. 11; D. 369. L. 15.
Вестник ВСГУТУ. № 5 (50). 2014
178
ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ СТАТЕЙ
ДЛЯ ЖУРНАЛА «ВЕСТНИК ВОСТОЧНО-СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ»
Статья представляется в виде файла в электронном и печатном виде формата *.doc на флэш-накопителе (проверенном на отсутствие вирусов) с приложением твердой копии в двух экземплярах. Объем статьи не должен превышать 8 полных страниц (включая таблицы, рисунки и список литературы) в формате MS WORD 6.0/95, MS WORD 97, MS WORD
2000 (шрифт Times New Roman, 12 пт., через один интервал, поля: верхнее 2.5 см, левое 3.0 см, правое 1.5 см, нижнее 2.5
см, ориентация – книжная, перенос слов автоматический). В начале статьи необходимо указать раздел, в который следует
поместить статью и сведения об авторах, включающие фамилию, имя, отчество, ученую степень, ученое звание, академическое звание, наименование организации, E-mail, факс (если имеется), индекс статьи по Универсальной десятичной классификации (УДК), название и краткую аннотацию (4…6 строк) статьи, ключевые слова (6…8 слов). Название статьи, фамилии
и инициалы авторов, аннотация, ключевые слова, а также список цитированной литературы (библиография) даются и на
английском языке.
Текст статьи должен быть изложен кратко, тщательно отредактирован и подписан всеми авторами.
Все формулы, в том числе отдельные переменные, упоминаемые в тексте, должны быть набраны в редакторе формул
Microsoft Equation или MathType. Не допускается набор формул в текстовом режиме или с использованием таблицы символов.
Параметры Microsoft Equation или MathType должны быть следующими.
Стиль: текста – Times New Roman, прямой; функции – Times New Roman, наклонный; переменной – Times New
Roman, наклонный; греческих букв – Symbol, наклонный; символов – Symbol, прямой; чисел – Times New Roman, прямой.
Размеры: обычный – 12 pt, крупный индекс – 10 pt, мелкий индекс – 8 pt, крупный символ – 16 pt, мелкий символ –
12 pt.
Размер формул по горизонтали не должен превосходить 130 мм, длинные формулы следует обязательно разбивать на
блоки. Не рекомендуется применять «многоэтажные» индексы.
Занумерованные формулы включаются в красную строку, номер формулы ставится у правого края, например:
z( )
zA
Ke i
1 [(
(1
)d
c) (1 c )] 3 / 2
.
(1)
Нумеруются лишь те формулы, на которые в тексте имеются ссылки.
Рисунки (шириной не более 140 мм) желательно представлять в электронной версии, принимаются как сканированные, так и рисованные черно-белые на компьютере (цветные рисунки не принимаются). Для выполнения рисунков допускается использование графики MS Word. Надписи и обозначения на рисунках должны быть выполнены шрифтом, близким по
начертанию шрифтам Times New Roman 10-12 pt, Courier New 10-12 pt, Arial 10-12 pt. Подрисуночные подписи вставлять в
рисунок не рекомендуется.
При выборе единиц измерения рекомендуется придерживаться международной системы единиц СИ (в редких случаях допускается система СГС с последующим переводом в СИ).
Ссылки в тексте на цитированную литературу даются в квадратных скобках, например, [1]. Список литературы приводится в конце статьи и входит в общий объем. Ссылки на неопубликованные работы не допускаются.
При составлении списка литературы (на русском и иностранных языках) обязательно указание следующих данных:
для книг – фамилия и инициалы автора, полное название книги, место издания, издательство, год издания, том или
выпуск и общее количество страниц;
для статей в периодических изданиях – фамилия и инициалы автора, название статьи, полное название журнала
(сборника), год издания (для сборника – также место издания), том, номер (выпуск), первая и последняя страницы статьи;
для статей в непериодических изданиях (книгах) – фамилия и инициалы автора, название статьи, полное название
книги (сборника), место издания, издательство, год издания, первая и последняя страницы статьи;
для тезисов и текстов докладов на конференциях (семинарах, симпозиумах) – фамилия и инициалы автора, название доклада, полное название сборника тезисов или трудов конференции, дата и место проведения конференции, том,
номер (выпуск), первая и последняя страницы тезисов или текста доклада;
для препринтов – фамилия и инициалы автора, название работы, место (город), год издания, количество страниц,
(номер препринта / название научного учреждения или учебного заведения);
для патентов и авторских свидетельств – вид патентного документа, его номер, название страны, выдавшей документ, индекс МКИ, название изобретения, авторы, дата подачи заявки, дата публикации и сведения об официальном издании, где опубликованы сведения о патентном документе, сведения о приоритете;
для депонированных рукописей – фамилия и инициалы автора, полное название рукописи, наименование организации, год издания, общее количество страниц, место депонирования.
Публикация статей является платной. Стоимость одной страницы публикации – 250 руб.
Плата с аспирантов за публикацию рукописей не взимается.
Отбор, редактирование и рецензирование публикуемых статей производится редакционной коллегией из ведущих
ученых. Редакция оставляет за собой право отклонять статьи, не отвечающие указанным требованиям.
Реквизиты: ФГБОУ ВПО Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
Адрес: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40в
Реквизиты счета: ИНН 032 306 02 15 КПП 032 301 001
Получатель: Управление Федерального Казначейства по РБ
(ФГБОУ ВПО ВСГУТУ л/с 20026Х50440)
Банк:
ГРКЦ НБ Респ. Бурятия Банка России г. Улан-Удэ
БИК:
048 142 001
Р/с:
405 018 107 0000 2 00000 2
КБК:
074 303 99 01 001 0000 180 – Взносы за публикацию в «Вестнике ВСГУТУ». Ф. И. О. НДС не облагается.
ОКАТО
81401000000
Материалы авторов, не являющихся сотрудниками ВСГУТУ, могут быть отправлены по электронной почте
по адресу: [email protected] двумя прикрепленными файлами: 1 – текст научной публикации, 2 – сканированная копия
платежного документа за публикацию статьи.
РЕДКОЛЛЕГИЯ
Научное издание
ВЕСТНИК
ВОСТОЧНО-СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
Научно-технический журнал
№ 5 (50)
Редакторы Р.А. Багаева
Е.В. Белоплотова
Компьютерная верстка Е.В. Белоплотовой
Подписано в печать 20. 10. 2014 г. Формат 60х84 1/8.
Усл. печ. л. 20,92. Тираж 100 экз. Заказ № 288.
Цена 300 руб.
Издательство ВСГУТУ
670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в
Отпечатано в типографии ВСГУТУ
670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 42.